Ограничение тока заряда аккумулятора
Autoservice-ryazan.ru

Автомобильный портал

Ограничение тока заряда аккумулятора

Зарядное устройство для аккумуляторов, с установкой тока и напряжения заряда

Предлагается вариант изготовления зарядного устройства аккумуляторов для бытовых приборов, с установкой тока и напряжения зарядки, со стабилизацией тока на нагрузке.

При периодическом проживании в летнем доме, иногда появляется необходимость в подзарядке различных источников питания для часов, приемника, фонарика. Кроме того, требуют заряда и Li-ion аккумуляторы от старых мобильных телефонов, используемые в изготовленных ранее самоделках. Учитывая то, что используемые аккумуляторы имеют различную форму, габариты и присоединительные размеры, а также различные режимы заряда, необходимо изготовить, в какой-то мере, универсальное зарядное устройство (ЗУ). Так как это ЗУ будет использоваться лишь периодически, изготовлять или приобретать специализированные ЗУ для каждого вида аккумуляторов не имеет смысла.
В связи с этим, для зарядки различных маломощных аккумуляторов, изготовим единое, упрощенное, но надежное зарядное устройство. При зарядке аккумуляторов под периодическим визуальным контролем над окончанием заряда, имея возможность установки режимов (величина стабильного тока и предельное напряжение заряда) такое ЗУ обеспечит качественную работу.

Процесс изготовления зарядного устройства для выполнения поставленной задачи рассмотрен ниже.

1. Установка исходных данных.
Для правильной эксплуатации никель-металлогидридных аккумуляторов рекомендуется поддерживать рабочее напряжение на элементах в пределах 1,2…1,4 вольта, допускается предельное снижение до 0,9 вольта. Быструю зарядку NiMH элементов батарей рекомендуется проводить при напряжении 0,8…1,8 вольта, с величиной тока заряда в интервале 0,3…0,5С.

Рабочее напряжение для Li-ion аккумулятора 3,0. 3,7 вольта. Зарядку аккумулятора необходимо выполнять до предельного напряжения 4,2 вольта, с током заряда в интервале 0,1. 0,5С (до 450 mA при емкости аккумулятора 900 mAh).

Учитывая рекомендации, установим следующие характеристики изготовляемого ЗУ:
Выходное напряжение 1,3. 1,8 вольта (для NiMH аккумулятора).
Выходное напряжение 3,5. 4,2 вольта (для Li-ion аккумулятора).
Выходной ток (регулируемый) – 100. 400 mA (…900 mA).
Входное напряжение – 9. 12 вольт.
Входной ток – 400 mA (1000 mA).

3. Схема зарядного устройства.
Схема ЗУ проста в изготовлении и наладке, не имеет дефицитных и дорогих деталей. Устройство позволяет заряжать различные аккумуляторы стабильным, заранее установленным, током. А также, до начала зарядки, можно установить предельное напряжение, выше которого оно не поднимется на клеммах аккумулятора, в течении всего процессе зарядки.

Изготовим ЗУ по схеме.

4. Описание работы схемы ЗУ.
Узел управления выходным током построен на силовом составном транзисторе VТ1. Максимальную величину выходного тока заряда ограничивает низкоомный резистор R7 (при номиналах деталей указанных на схеме и соответствующем по мощности блоке питания, максимальный ток заряда Li-ion аккумулятора достигает 1,2 А). При отсутствии резистора, необходимого сопротивления и мощности, его можно собрать из нескольких дешевых и распространённых резисторов. Например, в приведенной конструкции, трехваттный резистор R7 сопротивлением 3,4 Ом собран из двух последовательно соединенных групп, по три параллельно включенных резистора МЛТ-1 сопротивлением 5,1 Ом.

На транзисторе VТ2 и резисторах R5, R6 реализован стабилизатор и регулятор зарядного тока. Переменный резистор R6 включен параллельно ограничительному резистору R7 и является датчиком тока. Ток через резистор R6 пропорционален току через резистор R7, но благодаря соотношению сопротивлений имеет значительно меньшую величину, что позволяет управлять выходным током с помощью переменного резистора и транзистора малой мощности.

Под нагрузкой, на датчике тока появляется падение напряжения, пропорциональное проходящему току. При изменении тока зарядки, по различным причинам, соразмерно изменяется падение напряжения на R6 и соответственно управляющее напряжение на базе транзистора VТ2.
При увеличении напряжения на базе VТ2, увеличивается ток К-Э транзистора VT2, снижая напряжение на базе VТ1. При этом, силовой транзистор VT1 начинает закрываться, уменьшая зарядный ток аккумулятора. И наоборот, при уменьшении напряжения на базе VТ2, зарядный ток увеличивается. Таким образом, осуществляется автоматическая корректировка тока в нагрузке – стабилизация тока заряда.

Изменяя сопротивление резистора R6, мы можем установить необходимый ток заряда аккумулятора. После регулировки, происходят аналогичные процессы стабилизации вновь установленного тока.

Узел установки предельного напряжения выполнен на регулируемом стабилизаторе напряжения DA1 (TL431). Подбирая сопротивление резисторов R3 и R4, выбираем оптимальный диапазон регулирования напряжения. С помощью переменного резистора R4 устанавливаем предельное напряжение на выходе (до подключения аккумулятора к ЗУ).

Разъем Х3 используется для установки Li-ion аккумулятора от мобильного телефона. В разъем Х4 возможно установить аккумуляторы цилиндрической формы различной длины, с напряжением 1,2…1,4 вольта. Диоды VD1 и VD2 включены в цепь разъема X4, для понижения напряжения заряда аккумулятора до 1,3. 1,8 вольта и предотвращения разряда аккумуляторов при отключении ЗУ. С помощью выносных щупов с зажимом, можно подключить для зарядки нестандартный аккумулятор с рабочим напряжением до 6… 9 вольт.

5. Изготовление корпуса зарядного устройства
Для корпуса ЗУ используем пластмассовую крышку от старого реле, размерами 90 х 60 х 65 мм. Усиливаем корпус панелью из текстолита для установки разъемов. Сверлим необходимые крепежные отверстия.

6. Комплектуем корпус разъемами и изготовляем нестандартные элементы.

7. Собираем корпус с навесными элементами. На задней панели расположены разъемы – контрольный Х2 (внизу) и входной Х1для соединения с адаптером питания ЗУ. Наверху корпуса расположена панель для установки Li-ion аккумулятора.

8. На передней стороне ЗУ закреплены ложемент и контакты для установки цилиндрических аккумуляторов.

Стабилизатор тока для зарядки аккумулятора — зарядное со стабилизацией тока

Чтобы собрать даже самый простой стабилизатор напряжения к зарядному устройству необходимо обладать хоть маломальскими знаниями по физике. Иначе сложно будет понять зависимость физических величин, например, то, как по мере заряда сопротивление аккумулятора увеличивается, ток заряда падает и напряжение растет.

Простое зарядное устройство стабилизатор тока из подручных материалов

Существует огромное число готовых схем и конструкций, позволяющих заряжать автомобильный аккумулятор. Эта статья на тему переделки компьютерного блока питания под автоматическое зарядное устройство автомобильного аккумулятора. В ней рассказывается о том, как собрать автоматический стабилизатор тока с возможностью регулировки выходного тока.

Схема стабилизатора, используемая в нашем собираемом зарядном устройстве, довольно проста и основана на базе операционного усилителя (ОУ) без обратной связи с большим коэффициентом усиления.

В качестве такого операционного усилителя, или правильнее будет его назвать компаратором, используется микросхема LM358. На изображении видно, что она имеет:

  • два входа (инвертирующий и неинвертирующий);
  • один выход.

Задача LM358 состоит в том, чтобы сбалансировать параметры на выходе путём увеличения или уменьшения напряжения на входах.

Зарядное устройство или простой стабилизатор – это прибор, который:

  • сглаживает пульсации сети;
  • поддерживает прямую линию графика тока на одном уровне.

Как это осуществляется? В нашем случае на один вход подаётся опорное напряжение, задаваемое с помощью стабилитрона. Второй вход подключен после шунта, предназначенного для роли датчика тока. Когда подключается к выходу разряженный аккумулятор, в цепи возрастает ток и соответственно возникает падение напряжения на низкоомном резисторе. На микросхеме LM358 появляется разность напряжений между двумя входами. Устройство стремится сбалансировать эту разность, тем самым увеличивая параметры на выходе.

Глядя на схему мы видим, что на выход подключен полевой транзистор, который управляет нагрузкой. По мере заряда аккумулятора на клеммах устройства начинает повышаться напряжение, следовательно, начинает расти оно и на одном из входов ОУ. Возникает разность напряжений между входами, которую ОУ пытается выровнять путём уменьшения напряжения на выходе, тем самым уменьшая ток в основной цепи.

В итоге, аккумулятор заряжается до нужного напряжения, то есть выставленного значения на клеммах зарядного устройства. Падение напряжения на резисторе R3 становится минимальным, либо его не будет вообще. При выравнивании напряжения на входах транзистор закрывается, тем самым отключая нагрузку от зарядного устройства.

Особенностью данной схемы является то, что она позволяет ограничивать ток заряда. Делается это с помощью переменного резистора, который включён последовательно в делитель. И собственно поворачивая ручку этого резистора можно изменять параметры на одном из входов. Возникающую разность опять же выравнивают путём увеличения либо уменьшения параметров.

Универсальных схем не бывает. Кого-то интересует вопрос увеличения тока нагрузки. Например, что нужно поменять в схеме для 15 А? Необходимо будет поставить переменник не 5, а 10 кОм. Так же сделав предварительный расчёт и заменив соответствующие элементы, можно запросто настроить схему под свои нужды.

Сборка устройства

Конечно, интересно посмотреть на готовое самодельное изделие, тогда приступим к сборке устройства. В интернет-магазинах существует много компактных плат под эту схему. Стоимость деталей для сборки данного стабилизатора напряжения обойдётся менее двухсот рублей. Если покупать готовый стабилизатор напряжения, придется заплатить в несколько раз больше.

Все стандартные действия сборки не будем описывать, отметим лишь основные моменты. Транзистор надо размещать на теплоотвод. Почему? Потому что схема линейная и при больших токах транзистор будет сильно нагреваться. Из чего изготовить радиатор? Его можно сделать из обычного алюминиевого уголка и закрепить непосредственно на вентилятор блока питания. И, несмотря на то, что по размерам радиатор достаточно небольшой, благодаря интенсивному обдуву он прекрасно справится со своей задачей.

К радиатору прикручивается через термопасту транзистор, в этой схеме он используется полевой, N-канальный IRFZ44 с максимальным током 49 А. Так как радиатор изолирован от основной платы и корпуса, то транзистор приворачивается напрямую без изоляционных прокладок.

Плату стабилизатора через латунную стойку закрепляется на этот же алюминиевый уголок. Для регулировки выходного тока используется переменный резистор на 5 кОМ. Провода, чтобы не болтались, фиксируются пластиковыми стяжками.

В результате, должна получиться следующая схема подключения данного стабилизатора для зарядного устройства.

Блок питания может быть абсолютно любым, как компьютерным блоком питания, так и обычным трансформатором. Шнур для подключения в розетку используется обычный компьютерный.

Всё готово. Можно теперь использовать такой регулируемый стабилизатор напряжения для зарядного устройства. Надо отметить схема простая и недорогая: одновременно выполняет функции стабилизатора и зарядного устройства.

Блок питания с регулировкой напряжения и тока

Друзья, сегодня хочу рассказать вам о своей новой самоделке, это блок питания с регулировкой напряжения и тока о котором мечтают все без исключения начинающие и опытные радиолюбители. Устройство можно использовать, как в качестве лабораторного блока для питания различных самоделок, так и в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Блок питания имеет стабилизированный регулятор напряжения и систему ограничения силы тока, защиту от переполюсовки клейм аккумулятора со световой индикацией, а также автоматический регулятор скорости вентилятора, изменяющий обороты в зависимости от нагрева радиатора. На этом рисунке изображена схема блока питания с регулировкой напряжения и тока рассчитанная на ток до 10А. К этой схеме можно подключать любой трансформатор или импульсный источник питания от 12 до 30В. Для тех кто любит по мощнее, в этой статье вы также найдете схему рассчитанную на ток до 25А. Не буду торопить события. Внимательно читайте статью до конца.

Читать еще:  Как поменять бензонасос

Схема блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 10А

Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 позволяет плавно регулировать напряжение в диапазоне от 1.2 до 30В. Регулировка напряжения выполняется переменным резистором Р1. Транзистор Т1 MJE13009 выполняет роль ключа пропускающего через себя большой ток.

Система ограничения силы тока выполнена на полевом транзисторе Т2 IRFP260, позволяет ограничивать ток от 0 до 10А, управление током осуществляется переменным резистором Р2, что позволяет использовать данный блок питания в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Мощный резистор R6 с сопротивлением 0.1 Ом 20 Вт выполняет роль шунта. Купить его не проблема в Китае на Али Экспресс. Если не хочется долго ждать можно соединить несколько резисторов параллельно тогда получится один мощный резистор. Обратите внимание на то, что при параллельном соединении резисторов применяется специальная формула.

Общее сопротивление резисторов делится на количество резисторов. Как определить общее сопротивление, одинаковых резисторов? Надо просто взять сопротивление одного резистора и разделить на количество резисторов. Например, у меня есть 4 резистора, сопротивление каждого резистора 1 Ом и рассеиваемая мощность 10 Вт, следовательно общее сопротивление всех резисторов 1 Ом, если их соединить параллельно, то получится общее сопротивление четырех резисторов 0.25 Ом 40 Вт. Мощность всех резисторов суммируется. Таким образом можно сделать резистор любой мощности. На фотографиях и в видеоролике в моем блоке питания вы увидите сборку из 4 резисторов по 1 Ом 10 Вт с общим сопротивлением 0.25 Ом и мощностью 40 Вт. Сделал я так потому, что в тот момент у меня не было под рукой, да и в магазине тоже мощного резистора на 0.1 Ом 20 Вт. Но вот чудо, оказалось, что регулировка тока в данной схеме отлично работает даже с сопротивлением в 0.25 Ом. Мне стало интересно и я решил провести серию экспериментов с резисторами пришедшими через пару недель из Китая, с сопротивлением в 0.1 Ом, 0.25 Ом, 0.5 Ом, и пришел к выводу, что с любым из этих сопротивлений регулировка тока работает отлично. То есть, в данную схему можно поставить резисторы с любым сопротивлением в диапазоне от 0.1 Ом до 0.5 Ом, что делает эту схему доступной для сборки начинающим радиолюбителям. Ведь не всегда можно найти в магазине резисторы с нужным сопротивлением и мощностью. Ещё я пробовал заменить резистор куском нихромовой спирали от электроплитки, все тоже самое на работу регулировки тока это никак не повлияло, единственный минус в том, что спираль сильно нагревалась и её пришлось залить в бетон.

В схеме имеется встроенная защита от переполюсовки. При правильном подключении блока питания к аккумулятору загорается зеленый светодиод Led1. В случае не правильного подключения загорается красный светодиод Led2, сигнализирующий о ошибке подключения. Система корректно работает только при выключенном питании блока питания. То есть сначала подключаем аккумулятор, когда загорится зеленый светодиод включаем блок питания в сеть.

Автоматический регулятор оборотов вентилятора предназначен для уменьшения уровня шума возникающего в процессе работы блока питания. Стабилизатор напряжения L7812CV поддерживает постоянное напряжение 12В поступающее на делитель состоящий из терморезистора R8 установленного на радиаторе и подстроечного резистора Р3. Напряжение с делителя поступает на базу транзистора Т3. В процессе работы блока питания от большой нагрузки радиатор нагревается, сопротивление терморезистора R8 установленного в радиаторе становится меньше сопротивления подстроечного резистора Р3, напряжение на базе транзистора увеличивается и транзистор приоткрывается, тем самым увеличивая скорость вращения вентилятора. Настройка чувствительности регулятора осуществляется подстроечным резистором Р3.

В данной схеме регулируемого блока питания имеется возможность подключения разных моделей вольтметров и амперметров, стрелочных и электронных. С аналоговой классикой обозначенной на схеме буквами V вольтметр и A амперметр все понятно подключаем согласно схеме. Амперметр лучше покупать со встроенным шунтом, так гораздо компактней и дешевле. Класс точности вольтметра и амперметра с Али Экспресс должен быть 2.5 эти приборы работают нормально. А вот с китайскими электронными придется повозиться. На данный момент существует две модели китайских универсальных измерительных приборов (КУИП). Первая модель с синим проводом со встроенным шунтом более точная менее глючная, в последнее время её трудно найти на Али Экспресс. Вторая модель с желтым проводом и встроенным шунтом не точная и очень глючная с прыгающими показаниями амперметра от 0 до 0.25А на холостом ходу без нагрузки. Не понятно зачем её вообще продают? Если вы будете ставить электронный КУИП, тогда надо разорвать участок электрической цепи отмеченный на схеме красным крестиком. По другому в данной схеме электронный КУИП работать правильно не будет .

А эта схема для тех, кто любит мощные блоки питания. Как и обещал до 25А.

Схема блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 25А

В схему добавлен дополнительный мощный транзистор Т2 TIP35C способный выдерживать ток до 25А и резистор R3 200 Ом. Диодный мост заменен на более мощный. Транзистор IRFP250 выдерживает 30А, а транзистор IRFP260 49А.

На этом рисунке изображена печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока на 10А.

Печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 10А

На этом рисунке изображена печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока на 25А.

Печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 25А

Стабилизатор напряжения LM317, транзисторы TIP35C, IRFP250, 260 устанавливаем на радиатор через изолирующие термопрокладки и термошайбы. Транзистор MJE13009 устанавливаем на радиатор без изоляции, иначе от сильного нагрева и плохого отвода тепла через термопрокладку будет перегреваться и выходить из строя. Стабилизатор напряжения L7812CV и транзистор BD139 устанавливаем на разные радиаторы. Терморезистор вставляем в просверленное в радиаторе отверстие и закрепляем с помощью Поксипола или Эпоксидной смолы. В процессе установки терморезистора проверяйте мультиметром отсутствие электрического контакта, между терморезистором и радиатором. Переменные резисторы, а также светодиоды при необходимости можно соединить проводами и вынести за пределы платы.

Готовый блок питания начинает работать сразу после подачи питания на плату. Единственное что надо настроить, так это скорость вращения вентилятора. Для этого надо при холодном радиаторе с помощью подстроечного резистора Р3 выставить напряжение на вентиляторе примерно 1 вольт. Вентилятор начнет вращаться при температуре радиатора примерно 45 градусов, обороты будут подниматься прямо пропорционально температуре радиатора. При охлаждении радиатора обороты вентилятора будут снижаться. Так работает автоматический регулятор оборотов вентилятора.

Как же пользоваться блоком питания?
Очень просто. Включаем питание и выставляем регулируемым резистором Р1 нужное вам напряжение. Ручку регулируемого резистора Р2 ставим в крайнее правое положение соответствующее максимальной силе тока. Подключаем нагрузку к блоку питания, при необходимости добавляем напряжение. Если надо резистором Р2 можно ограничить ток.

Как заряжать аккумулятор?
Легко! При подключении аккумулятора блок питания должен быть выключен из сети. Ставим ручки резисторов Р1 и Р2 в крайнее левое положение, минимальное напряжение и минимальный ток. Подключаем аккумулятор к блоку питания. Должен загореться зеленый светодиод, это означает что аккумулятор подключен правильно. В случае ошибки подключения загорится красный светодиод. После того, как вы убедились в правильности подключения аккумулятора, включите блок питания в сеть. Переменным резистором Р1 установите напряжение 14.5В. Далее резистором Р2 установите силу тока равную 10% от емкости аккумулятора, то есть для 60А/ч батареи начальный ток должен быть не более 6А.

После установки силы тока произойдет падение напряжения примерно до 13В. По мере заряда аккумулятора напряжение будет постепенно подниматься до 14.5В, а сила тока будет снижаться до 0.1А это будет означать, что батарея полностью заряжена.

Что будет с блоком питания в случае короткого замыкания?
Ничего страшного не произойдет. В случае короткого замыкания сработает защита ограничения тока. Согласно закону Ома: чем больше сопротивление цепи, тем меньше сила тока будет в нем. Следовательно при коротком замыкании будет максимально возможный ток. Напряжение упадет, а сила тока будет той, которую вы ограничили резистором Р2.

Радиодетали для сборки блока питания с регулировкой напряжения и тока на 10А

  • Диодный мост KBPC2510, KBPC3510, KBPC5010
  • Конденсатор С1 4700mf 50V
  • Регулируемый стабилизатор напряжения LM317
  • Транзисторы Т1 MJE13009, T2 IRFP250, IRFP260, T3 КТ815, BD139
  • Переменные резисторы Р1 5К, Р2 1К, Р3 10К
  • Стабилитрон 12V 5W 1N5349BRLG
  • Резисторы R1, R2 200R 0.25W, R3 1K 5W, R4 100R 0.25W, R5 47R 0.25W, R6 0.1R 20W, R7 3K 0.25W
  • Терморезистор R8 B57164-K 103-J сопротивление 10К
  • Светодиоды 5мм красный и зеленый, напряжение питания 3В
  • Радиатор 100х63х33 мм 1шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 2шт
  • Вентилятор 70х70 мм

Радиодетали для сборки блока питания с регулировкой напряжения и тока на 25А

  • Диодный мост KBPC2510, KBPC3510, KBPC5010
  • Конденсатор С1 4700mf 50V
  • Регулируемый стабилизатор напряжения LM317
  • Транзисторы Т1 MJE13009, T2 TIP35C, T3 IRFP250, IRFP260, T4 КТ815, BD139
  • Переменные резисторы Р1 5К, Р2 1К, Р3 10К
  • Стабилитрон 12V 5W 1N5349BRLG
  • Резисторы R1, R2, R3 200R 0.25W, R4 1K 5W, R5 100R 0.25W, R6 47R 0.25W, R7 0.1R 20W, R8 3K 0.25W
  • Терморезистор R9 B57164-K 103-J сопротивление 10К
  • Светодиоды 5мм красный и зеленый, напряжение питания 3В
  • Радиатор 100х63х33 мм 1шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 2шт
  • Вентилятор 70х70 мм

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать блок питания с регулировкой напряжения и тока

Стабилизатор тока для зарядки аккумулятора — зарядное со стабилизацией тока

Чтобы собрать даже самый простой стабилизатор напряжения к зарядному устройству необходимо обладать хоть маломальскими знаниями по физике. Иначе сложно будет понять зависимость физических величин, например, то, как по мере заряда сопротивление аккумулятора увеличивается, ток заряда падает и напряжение растет.

Читать еще:  Неисправности сигнализация starline

Простое зарядное устройство стабилизатор тока из подручных материалов

Существует огромное число готовых схем и конструкций, позволяющих заряжать автомобильный аккумулятор. Эта статья на тему переделки компьютерного блока питания под автоматическое зарядное устройство автомобильного аккумулятора. В ней рассказывается о том, как собрать автоматический стабилизатор тока с возможностью регулировки выходного тока.

Схема стабилизатора, используемая в нашем собираемом зарядном устройстве, довольно проста и основана на базе операционного усилителя (ОУ) без обратной связи с большим коэффициентом усиления.

В качестве такого операционного усилителя, или правильнее будет его назвать компаратором, используется микросхема LM358. На изображении видно, что она имеет:

  • два входа (инвертирующий и неинвертирующий);
  • один выход.

Задача LM358 состоит в том, чтобы сбалансировать параметры на выходе путём увеличения или уменьшения напряжения на входах.

Зарядное устройство или простой стабилизатор – это прибор, который:

  • сглаживает пульсации сети;
  • поддерживает прямую линию графика тока на одном уровне.

Как это осуществляется? В нашем случае на один вход подаётся опорное напряжение, задаваемое с помощью стабилитрона. Второй вход подключен после шунта, предназначенного для роли датчика тока. Когда подключается к выходу разряженный аккумулятор, в цепи возрастает ток и соответственно возникает падение напряжения на низкоомном резисторе. На микросхеме LM358 появляется разность напряжений между двумя входами. Устройство стремится сбалансировать эту разность, тем самым увеличивая параметры на выходе.

Глядя на схему мы видим, что на выход подключен полевой транзистор, который управляет нагрузкой. По мере заряда аккумулятора на клеммах устройства начинает повышаться напряжение, следовательно, начинает расти оно и на одном из входов ОУ. Возникает разность напряжений между входами, которую ОУ пытается выровнять путём уменьшения напряжения на выходе, тем самым уменьшая ток в основной цепи.

В итоге, аккумулятор заряжается до нужного напряжения, то есть выставленного значения на клеммах зарядного устройства. Падение напряжения на резисторе R3 становится минимальным, либо его не будет вообще. При выравнивании напряжения на входах транзистор закрывается, тем самым отключая нагрузку от зарядного устройства.

Особенностью данной схемы является то, что она позволяет ограничивать ток заряда. Делается это с помощью переменного резистора, который включён последовательно в делитель. И собственно поворачивая ручку этого резистора можно изменять параметры на одном из входов. Возникающую разность опять же выравнивают путём увеличения либо уменьшения параметров.

Универсальных схем не бывает. Кого-то интересует вопрос увеличения тока нагрузки. Например, что нужно поменять в схеме для 15 А? Необходимо будет поставить переменник не 5, а 10 кОм. Так же сделав предварительный расчёт и заменив соответствующие элементы, можно запросто настроить схему под свои нужды.

Сборка устройства

Конечно, интересно посмотреть на готовое самодельное изделие, тогда приступим к сборке устройства. В интернет-магазинах существует много компактных плат под эту схему. Стоимость деталей для сборки данного стабилизатора напряжения обойдётся менее двухсот рублей. Если покупать готовый стабилизатор напряжения, придется заплатить в несколько раз больше.

Все стандартные действия сборки не будем описывать, отметим лишь основные моменты. Транзистор надо размещать на теплоотвод. Почему? Потому что схема линейная и при больших токах транзистор будет сильно нагреваться. Из чего изготовить радиатор? Его можно сделать из обычного алюминиевого уголка и закрепить непосредственно на вентилятор блока питания. И, несмотря на то, что по размерам радиатор достаточно небольшой, благодаря интенсивному обдуву он прекрасно справится со своей задачей.

К радиатору прикручивается через термопасту транзистор, в этой схеме он используется полевой, N-канальный IRFZ44 с максимальным током 49 А. Так как радиатор изолирован от основной платы и корпуса, то транзистор приворачивается напрямую без изоляционных прокладок.

Плату стабилизатора через латунную стойку закрепляется на этот же алюминиевый уголок. Для регулировки выходного тока используется переменный резистор на 5 кОМ. Провода, чтобы не болтались, фиксируются пластиковыми стяжками.

В результате, должна получиться следующая схема подключения данного стабилизатора для зарядного устройства.

Блок питания может быть абсолютно любым, как компьютерным блоком питания, так и обычным трансформатором. Шнур для подключения в розетку используется обычный компьютерный.

Всё готово. Можно теперь использовать такой регулируемый стабилизатор напряжения для зарядного устройства. Надо отметить схема простая и недорогая: одновременно выполняет функции стабилизатора и зарядного устройства.

DjMaN93 › Блог › Правильное зарядное устройство для аккумуляторов с десульфатацией (DIY)

Категорически приветствую всех читателей!

Написать данную статью меня побудили несколько факторов: борьба с потенциальным алкоголизмом, желание несколько упорядочить «кашу» из накопившейся информации и, конечно, большое желание помочь единомышленникам.

В конечном итоге мы получим зарядное устройство с линейной характеристикой выходного тока. Это означает, что зарядка будет происходить в два этапа — постоянным заданным вручную током до набора заданного напряжения, затем постоянным заданным напряжением. При этом выходной ток будет плавно снижаться вплоть до нуля, когда заряд будет полностью окончен. Это самый правильный способ зарядки.

Также мы добавим режим десульфатации аккумуляторной батареи. Такой функцией обладают некоторые заводские зарядные устройства, например, Кедр-Авто 10. Такой зарядник у меня так же имеется, и его режим работы мне не очень нравится: во-первых, он не производит должным образом зарядку постоянным напряжением, а просто падает в дозарядку малым током. Окончания зарядки придется ждать очень долго; во-вторых, в интересующем нас режиме “Цикл” максимальное напряжение целенаправленно увеличено до 15,5 вольт, чтобы устройство не отключалось. Это в конечном итоге приведёт к перезаряду аккумулятора. Использованная у меня реализация лишена этих недостатков.

Ключевые моменты статьи для удобства восприятия и навигации я выделил полужирным шрифтом.

Лирика: данный текст ориентирован на начинающих радиолюбителей, подобных мне самому. Собственно, я сам почти год назад не держал в руках паяльник, пока не набрёл на статью Андрея Голубева про изготовление лабораторного блока питания из компьютерного БП. Не имея четкого представления, зачем он мне впоследствии пригодится, я поставил себе задачу во что бы то не стало разобраться и сделать себе такое устройство. И это мне удалось. Выражаю огромную человеческую благодарность Андрею и Юрию Вячеславовичу за посильную помощь в моих начинаниях. Много крови я у них выпил. Я не повторяю статью Андрея, но постараюсь ключевые моменты переделки раскрыть более подробно, останавливаясь на моментах, которые вызывали у меня много вопросов. Прошу воспринимать данный материал как отчет о проделанной работе. Чтобы понимать, о чем я вообще говорю, вам необходимо изучить вышеупомянутые статьи.

Многие здесь и сейчас присутствующие знают, что я человек расчетливый, и не ищущий легких путей. И недавно, промывая подкапотку любимого авто от месячной пыли, обнаружил недобро косящийся на меня красный глаз индикатора плотности в банке аккумуляторной батареи. В связи с никак не радующими глаз ценами на аккумуляторы, да и что угодно в наше время, в принципе, решил, что не стоит оставлять без внимания такой важный элемент автомобиля, как аккумуляторная батарея, пробуждающая 6 цилиндров в сибирские морозы. Готовь сани летом, как говорится. А с другой стороны, не кошерно таскать в гараж лабораторный блок питания, в который вложил душу.

А что нам стоит дом построить?

За период создания вышеупомянутого лабораторника у меня скопилось достаточной количество барахла, которое можно превратить в объект обсуждения – аккумуляторное зарядное устройство.
По сути, это тот же лабораторный блок питания, но с некоторыми ограничениями – минимальное напряжение на выходе равно 14,4В, максимальное 16В, блок питания не стартует без подключенного к выходным клеммам аккумулятора и имеет защиту от переполюсовки. В штатном режиме регулятор напряжения всегда в крайнем левом положении, и напряжение на выходе равно 14,4В. Повышенное напряжение используется для “пинка” запущенным аккумуляторам.

Суть зарядного устройства: обеспечить стабилизированное напряжение 14,4 вольта и заданный ограниченный ток. Проще говоря, в начале процесса зарядки ток будет максимальным, заданным реостатом. По мере заряда батареи, собственное напряжение аккумулятора будет расти. В конце концов, когда напряжение аккумулятора станет 14,4 вольта, блок питания перейдет в режим стабилизации напряжения и станет постепенно снижать ток до нуля. В таком состоянии аккумулятор может находиться сколь угодно долго, и ничего плохого с ним не произойдет.

Мне по вышеупомянутой причине сия поделка обошлась в 0 рублей и 0 копеек, если же все комплектующие покупать поштучно, бюджет может подрасти до 1000 рублей, где большую часть занимают вольтамперметры. От момента задумки до реализации прошла неделя. Делал в основном вечерами, но пару дней посвятил процессу полностью.

На этом описательно-вступительную часть предлагаю считать оконченной и перейти к самому интересному.
Достался в виде трупа блок питания ATX:

Видно следы отвратительного ремонта: силовые ключи и диодные сборки вообще не прикручены к радиаторам. Схема очень схожа с этой:

Как правильно заряжать аккумулятор автомобиля

Аккумуляторная батарея является одной из наиболее важных деталей транспортного средства: она позволяет запускать двигатель и заменять генератор в случае его неисправности. Подзарядку автомобильной батарейки можно проводить при рабочем генераторном устройстве (в машине) или от зарядного прибора (в помещении).

Чтобы продлить срок службы батареи и избежать ее повреждения, нужно правильно выбирать параметры зарядки аккумулятора автомобиля и соблюдать технику безопасности. .

Как часто заряжать аккумулятор автомобиля

Частота зарядки аккумуляторной батареи (АКБ) определяется индивидуально. АКБ состоит из 6 секций-банок, которые содержат реактив-электролит и электроды. Наиболее распространенным типом автомобильного аккумулятора является WET. В качестве реактива в нем используется кислота, а в качестве материала для электродов – свинец.

В ходе эксплуатации емкость аккумулятора снижается за счет действия нескольких факторов:

  • загрязнения и уменьшения качества реактива;
  • испарения кислоты;
  • сульфатации свинцовых пластин-электродов.

Снижение емкости АКБ повышает требуемую частоту зарядки, но сокращает ее длительность. При длительном использовании батареи рекомендуется регулярно проверять вольтаж устройства.

Нормальное значение заряда АКБ в теплое время года составляет >50% от номинального, а в холодное – >75%. Это обусловлено разницей в плотности электролита, нагрузкой на батарею и степенью риска ее выключения при различных температурах.

Автомобилисты и мастера сервисных центров рекомендуют заряжать АКБ до 100% как минимум 2 раза в год, причем один из них – непосредственно перед наступлением холодов.

Проверка автомобильного аккумулятора

Проверить заряд аккумуляторного устройства можно несколькими способами:

Читать еще:  Марки машин крутых

  1. С помощью индикатора на корпусе. Некоторые батареи оснащены гидрометрическим индикатором. Он позволяет оценить не только заряд, но и наполненность реактивом. При зеленом цвете индикатора заряд и уровень кислоты находятся в норме, при белом – устройство требует подзарядки, а при красном – заряд на минимуме и/или необходима доливка реактива.
  2. С помощью мультиметра. Диагностический прибор устанавливается в режим вольметра и подключается к клеммам батареи. Двигатель при этом должен быть заглушен: в противном случае водитель получит заряд генератора, а не АКБ. При отсутствии нагрузки напряжение при 100% заряда составляет 12,66 В, при 75% – 12,42 В, при 50% – 12,18 В, при 0% – 11,7-11,8 В. Учитывая небольшую разницу показателей, мультиметр должен обладать минимальной погрешностью измерений.
  3. С помощью нагрузочной катушки. Данное диагностическое устройство представляет собой элемент сопротивления (18-20 мОм), к которому параллельно присоединен вольтметр. Катушка подсоединяется к выходам аккумулятора на несколько секунд, а затем снимаются показатели с измерительного прибора. Нагрузочные тесты проводятся преимущественно в автосервисах или в точке продажи автомобильных АКБ.

Измерение уровня заряда проводится не раньше, чем через 8-9 часов после выключения двигателя или снятия АКБ.

Опытные автомобилисты выделяют дополнительный метод проверки батареи: на слух. Если заряд находится на достаточном уровне, то стартер машины крутится в штатном режиме. При уменьшении заряда силовая система запускается с усилием, а стартер крутится медленнее и с ощутимым затуханием.

В сервисных центрах замер заряда нередко производится при запуске двигателя внутреннего сгорания (ДВС) или световых устройств (габаритов и дальнего света).

При пуске ДВС норма напряжения составляет 9,5 В и более. Если показания вольтметра оказались ниже данного значения, это свидетельствует о разрядке АКБ или неисправностях стартера. Для дифференциальной диагностики на автомобиль устанавливается гарантированно рабочий и полностью заряженный аккумулятор.

При замере на фоне работы световых устройств вольтаж батареи должен составить не менее 11,2 В.

Как подготовить аккумулятор к зарядке

Подготовка устройства к зарядке проводится по следующему алгоритму:

  1. Снять АКБ с автомобиля или отсоединить его от бортовой сети, отключив оба провода или хотя бы провод «минус». В холодное время года нужно занести батарею в помещение с температурой не менее +10°С и оставить на несколько часов, чтобы электролит успел согреться.
  2. Очистить клеммы от оксидов, сульфидов и смазки. Протереть поверхность батареи тряпкой, смоченной раствором соды или нашатырного спирта (10%).
  3. Если аккумулятор относится к обслуживаемому типу, открутить пробки, расположенные на банках, и сложить их рядом. Слить часть электролита, чтобы проверить цвет и наличие примесей. Если АКБ является необслуживаемым, то снять заглушку с вентиляционного отверстия на устройстве. Это обеспечит свободный выход паров реактива и сделает процедуру более безопасной.
  4. Пробки обслуживаемой батареи позволяют добавлять в секции воду. Если пластины в банке погружены в реактив менее чем на 0,5 см, то необходимо долить в нее немного дистиллированной воды и выровнять уровень в других секциях. Для необслуживаемого устройства данная процедура не проводится, т.к. реактив остается на необходимом уровне в течение всего срока эксплуатации.

Техника безопасности

В процессе подготовки и зарядки аккумулятора авто нужно соблюдать следующие правила:

  • заряжать устройство в хорошо проветриваемом помещении (гараже, сервисе или хотя бы на балконе);
  • если в семье есть маленькие дети, заниматься зарядкой в квартире нельзя;
  • запрещено курить, поджигать что-либо или резать металл в непосредственной близости от заряжаемой батареи;
  • нельзя ставить устройство на зарядку в помещении с повышенной влажностью воздуха;
  • клеммы и зажимы ЗУ присоединять только тогда, когда зарядное отключено от сети;
  • в процессе работы использовать защитные очки и перчатки, чтобы предотвратить опасное влияние испарений кислоты;
  • при работе с аккумулятором держать поблизости раствор 10%-ный гидрокарбоната или карбоната натрия (соды).

Содовый раствор подойдет как для протирания корпуса АКБ от испарений реактива, так и для нейтрализации кислоты при неосторожном обращении с электролитом.

Как заряжать аккумулятор

Для начала зарядки нужно правильно подключить «крокодилы» зарядного устройства к «плюсу» и «минусу» батареи. В большинстве случаев производители маркируют положительную клемму красным цветом, а отрицательную – черным. Однако перед началом процесса рекомендуется уточнить полярность, найдя на корпусе батареи значки «+» и «-».

Подключение батареи к зарядному устройству под напряжением может привести к искрению на клеммах и возгоранию газов, которые выделяются при электролизе дистиллированной воды.

Существует 3 основных способа зарядки аккумулятора: автоматический, постоянным током (I) и постоянным напряжением (U). Они отличаются длительностью и эффективностью. Несмотря на соответствующие названия, при отсутствии систем автоматического контроля необходимо контролировать оба параметра заряда (U, I).

Время от времени следует проверять уровень заряда и температуру батареи. При закипании реактива нужно немедленно снизить I для дозарядки на низких значениях.

Зарядка постоянным током

Зарядка при постоянном I проводится следующим образом:

  1. Значение тока устанавливается на уровне 1/10 номинальной емкости батареи. Стандартная емкость составляет 55 или 60 ампер*час. Это означает, что I на ЗУ не должно превышать 5,5-6 А соответственно. Вручную выставив данное значение на зарядном устройстве, необходимо продолжать зарядку до тех пор, пока напряжение, измеряемое на клеммах, не достигнет 14,4 В (допустимая погрешность – 0,1 В).
  2. При глубоком разряде АКБ следует заряжать его не номинальным, а минимальным I (1,5-2 А). Это позволит избежать сильного электролиза воды и постепенно увеличить плотность электролита за счет разложения сульфата свинца.
  3. По достижении указанного значения U следует снизить ток до 1/20 емкости. При 60 А*ч он соответствует 3 А. Снижение интенсивности зарядки позволяет снизить скорость нагрева реактива и продолжить дозарядку до максимума.
  4. Когда U достигнет 14,5-15 В, необходимо снова снизить I вдвое. На финальной стадии процесса нужно заряжать батарею до тех пор, пока оба параметра заряда (I, U) не обретут постоянное значение. Конечное значение I должно находиться в пределах 0,2 А, что соответствует саморазряду батареи. Весь процесс занимает от 8 до 12 часов.

По завершении зарядки нужно дать выйти выделившимся газам, снова протереть корпус аккумулятора содовым раствором, закрутить пробки на банках или вернуть на место вентиляционную заглушку.

Если пренебречь нейтрализацией поверхности, то батарея быстро разрядится снова из-за потерь тока на слой электролита на корпусе.

Зарядка постоянным напряжением

Для зарядки при постоянном U необходимо:

  1. Установить напряжение на номинальный зарядный уровень – 14,4 В (допустимая погрешность – 0,1 В). Строгий контроль напряжения необходим при зарядке необслуживаемых батарей.
  2. Наблюдать за величиной тока. Она должна составить около 0,1 емкости (для обслуживаемых батарей) или 0,05-0,1 емкости (для необслуживаемых). I более 20% емкости является вредным для АКБ.
  3. При глубоком разряде начинать восстановление нужно с U не более 12-13 В. Значение I при этом не должно превышать 5% от емкости аккумулятора. Если I повышается, то напряжение нужно снизить еще сильнее.

Восстановление при постоянном напряжении является более длительным процессом, чем при постоянном токе. При номинальном U за сутки батарея восстанавливает 75-85% заряда, при 15 В – до 90%, при 16 В и более – 95-100%. Помимо этих данных, необходимо учитывать ограничение зарядного напряжения: для аккумулятора U выше 15,6 В является опасным. При сильном разряде длительность восстановления устройства может составить до 3 дней.

Ускоренная зарядка АКБ

Для быстрой зарядки АКБ нужно подать на нее I в 10-15 А, что соответствует 20-25% емкости устройства. За 15-20 минут интенсивного восстановления батарея приобретет достаточный заряд, чтобы завести авто.

Регулярно пользоваться данным способом зарядки вредно, т.к. высокий ток ЗУ сокращает срок эксплуатации аккумулятора.

Зависимость заряда аккумулятора и плотности электролита

Заряд и плотность электролита являются взаимозависимыми величинами. При сильном разряде АКБ водитель не сможет быстро восстановить функцию батареи, т.к. плотность реактива в секциях будет минимальной. Зависимость плотности кислотного раствора и степени заряженности аккумулятора представлена в таблице.

Плотность реактива, г/см³ Уровень заряда, %
1,1
1,16 25
1,2 50
1,24 75
1,28 100

Данные значения справедливы для +20..+25°С, но характер зависимости остается прежним и при более низких температурах.

Самодельное ЗУ для аккумулятора автомобиля

Для восстановления функциональности АКБ при отсутствии специальной зарядки можно использовать следующие устройства:

  • пуско-зарядное;
  • последовательную схему из ЗУ для ноутбука (до 18 В) и лампу (например, фару), которая будет служить элементом сопротивления и ограничит ток до 2 А;
  • самодельное зарядное.

Зарядное для АКБ можно спаять в домашних условиях. Для этого потребуется понижающий трансформатор (с 220 до 15 В), диодный мост со сглаживающим конденсатором, предохранители, резистор для регулировки I и мультиметр. Для регулировки I необходимы переменный резистор и несколько транзисторов.

Нужно ли заряжать новый аккумулятор для автомобиля

После покупки новой батареи нужно проверить уровень заряда и довести его до 95-100%. Дозарядка проводится при минимальном токе и напряжении не выше номинального. В большинстве случаев процесс требует не более 3-4 часов.

Обслуживаемый АКБ может потребовать заливки электролита.

Несколько дополнительных рекомендаций

Замерзший аккумулятор можно запустить методом «прикуривания» от АКБ другого авто. Дальнейшую подзарядку обеспечит работа генератора в течение 20-30 минут езды на оборотах в минуту около 3000. При быстрой разрядке и замерзании батареи в процессе работы нужно искать утечку в бортовой системе.

Если электролит приобрел темный цвет либо на корпусе обнаружены разрывы, сильные подтеки реактива и трещины, нельзя ни заряжать устройство, ни использовать другие способы реанимировать АКБ. Поврежденная батарея требует немедленной замены и утилизации. Срок ее эксплуатации составляет 2-3 года.

АКБ, которое не находится в использовании, может постоянно стоять на подзарядке. Параметры процесса при этом должны соответствовать току саморазряда. Содержание батареи на уровне 100% заряда позволит сохранить высокие эксплуатационные свойства и в любой момент поставить ее на машину.

Батарею, которая установлена в автомобиле, некоторые автомастера рекомендуют держать на уровне 90-95% заряда. Небольшой дефицит заряда позволит защитить электронику авто при скачке напряжения в бортовой сети. В этом случае батарея будет действовать как конденсатор.

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector