Как сделать зарядное устройство для аккумулятора

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

В специальной литературе можно найти огромное количество разработок по этой тематике. Для тех, кто ранее не занимался сборкой электронных устройств стоит выбрать самую простую. Как вариант можно взять приведенную на этом рисунке.

Мы рассмотрим только одну из множества схем зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов, которые можно собрать своими руками. В большинстве они работают по такому же принципу, как и описанный в этой статье прибор. Отличия состоят в основном в используемых деталях и выходных параметрах. Возможно добавление в схему элементов для более точной регулировки, но существенных отличий у них нет.

Этапы сборки ЗУ

Для того чтобы собрать устройство, предназначенное для восстановления батареи, вам потребуется трансформатор, который можно позаимствовать в ламповом телевизоре. На его сердечнике имеется две обмотки, которые рассчитаны на напряжение до 7 В. При подсоединении их последовательно вы получите необходимые 12-24В на выходе. Наматывая провод нужно следить чтобы не оставались пустоты между витками. Они должны плотно прилегать: последующий к предыдущему. Через каждые 100 витков должна находиться изоляция.

Смотрим видео, этапы сборки:

Рассчитывается их количество исходя из сечения провода. Если оно составляет 1,5-3 мм то при частоте 50 Гц на 1В потребуется 5 витков. Значит, для получения 18 В придется сделать 90.

После того, как с трансформатором окончили можно приступать к сборке электронной части схемы зарядного устройства для аккумулятора, собираемого своими руками. Для этого нужен диод высокой мощности и кулер для обдува системы во избежание перегрева.

Также придется купить следующие детали:

• Транзистор КТ819 с металлическим корпусом;
• Переменный резистор КУ202Н.

Если эти элементы не получается найти, то можно заменить их другими, но только в крайнем случае

Особенно важно подобрать резистор, так как он отвечает за регулировку напряжения на конце схемы собранного пуско-зарядного устройства своими руками. И от того насколько правильно она будет работать зависит интенсивность восстановления аккумуляторной батареи

Что касается элемента для охлаждения, то для этой цели подойдет кулер с компьютера. Его подключают к выходу собираемого устройства. Задача этого элемента охлаждение обмотки и диода. Это нужно учитывать при выборе его месторасположения.

Чтобы иметь возможность контроля за работой пуско-зарядного устройства 12В, собранного своими руками в систему подключают амперметр или вольтметр.

Следующий этап – выбор корпуса. Поскольку в нем будет наводиться несколько отдельных блоков, то потребуется металлическая коробка больших размеров. Как вариант можно использовать корпус от вышедшего из строя стабилизатора напряжения.

Простое ЗУ своими руками, подробно:

Вот и все что потребуется для сборки зарядного устройства для автомобильного аккумулятора своими руками. Схема относительно не сложная для того чтобы с ней мог справиться человек, обладающий минимальными знаниями в радиотехнике.

Эффективность такого устройства – мнение специалистов

Чтобы собранный своими руками прибор оправдал ваши надежды стоит придерживаться следующих требований.

Выбирать трансформатор нужно с запасом мощности. Во-первых, он будет меньше нагреваться в процессе работы и больше прослужит. Во-вторых, это позволит усовершенствовать собранный прибор при необходимости. Наличие в схеме пускового устройства для автомобиля, собираемой своими руками, мощного трансформатора избавит от необходимости приобретать понижающий или делать его самостоятельно.

Провода, подключаемые к зарядному устройству, также могут быть изготовлены из кабеля, с которого снимается изоляция в том месте, где выполняется подключение. Для пускового устройства лучше выбирать медный и обязательно необходимого сечения. Иначе при принудительном заводе автомобиля он будет нагреваться, что может привести к КЗ. Идеальным вариантом станут съемные провода для прибора пуска. Это позволит сделать его эксплуатация более удобной.

Вот и все, что необходимо знать для того чтобы не только собрать самостоятельно устройство для восстановления аккумулятора, но и добиться его эффективной работы.

Самодельные зарядные устройства

Существует несколько вариантов изготовления самодельного ЗУ. Причем некоторые из них собираются буквально за несколько минут из подручных материалов.

Простейший прибор

Он может пригодиться в ситуации, когда утром батарея оказалась полностью разряженной, а необходимо срочно отправиться в дорогу. Для зарядки АКБ в такой ситуации потребуется отыскать источник постоянного тока в 12−25 В и сопротивление.

Сегодня у многих людей есть ноутбуки, ЗУ которого выдает ток силой в 2 А при напряжении в 19 В. Этого хватит для решения поставленной задачи. Внешний контакт разъема блока питания имеет отрицательный заряд, а внутренний — положительный.

В теории возможно применять и более сильную лампу, например, от габаритов, но в такой ситуации риск перегрузки БП окажется довольно высоким. В результате можно собрать простейшую схему зарядки аккумулятора.

Если ноутбука нет, можно заранее приобрести выпрямительный диод с показателем обратного напряжения от 1000 В и силой тока не менее трех ампер. Благодаря небольшим габаритам, этот полупроводниковый прибор всегда может находиться в автомобиле. В качестве сопротивления в этом случае может быть использована обычная лампа накаливания на 220 В.

Из блока питания ПК

Сложность изготавливаемого зарядного устройства своими руками следует выбирать в соответствии с имеющимися навыками в области электротехники. Найти блок питания от ПК не составит большого труда. Он, кроме питания в 5 В, имеет шину с напряжение в 12 вольт при силе тока в два ампера. Этих параметров достаточно для создания несложного зарядного устройства.

Так как напряжения в 12 В будет недостаточно для полноценной зарядки АКБ и его необходимо увеличить. Для этого потребуется найти сопротивление около 1 кОм и соединить его со вторым сопротивлением, подключенным к восьмиконтактной микросхеме. Эта простая схема должна быть присоединена к вторичной цепи компьютерного блока питания.

Подбирая номинал второго сопротивления можно довести выходное напряжение до 13,5 В, которого будет достаточно для зарядки аккумуляторной батареи. Затем потребуется лишь подключить собранное устройство к клеммам АКБ. В отличие от первого ЗУ, в этом случае необходимости в использовании дополнительного сопротивления нет.

Трансформаторное устройство

Такие ЗУ являются наиболее распространенными и безопасными. Собрать их несколько сложнее, но при наличии определенного опыта в работе с электротехникой разобраться со схемой можно. Наиболее простое устройство этого типа состоит из следующих элементов:

• Трансформатор сетевой.
• Ограничительная нагрузка.
• Выпрямительный диодный мост.

Так как через нагрузку проходит большой ток, она сильно нагревается. Чаще всего для ограничения силы тока зарядки используются конденсаторы, подключенные к первичной цепи трансформатора. Если точно подобрать емкости конденсаторов, то можно и вовсе обойтись без трансформатора, но такое устройство будет более опасным для человека. Диодный мост можно собрать самостоятельно либо использовать готовый от вышедшего из строя генератора. Более сложные устройства основаны на микросхемах или микропроцессорах и собрать их сможет хорошо подготовленный человек.

Самые простые варианты самодельных ЗУ для аккумуляторов

Мы не будем рассуждать на тему что лучше, самодельная или заводская зарядка. Очевидно, что последний вариант безопаснее, но что касается рабочих характеристик, то здесь вполне могут присутствовать темы для горячих дебатов. А ценовой вопрос и вовсе не обсуждается. Так что давайте лучше сразу приступим к рассмотрению вариантов изготовления своими руками самых простых в реализации зарядок для автомобильного аккумулятора.

Зарядка из обычной лампочки и диода

Полноценное зарядное устройство из этих компонент не сделаешь, но если появится необходимость завести машину с севшей батареей, такой прибор очень даже пригодится.

Что нам понадобится:

1. Старая добрая лампа накаливания. Они ещё встречаются в продаже. Главное – чтобы её мощность была высокой – чем выше, тем быстрее мы сможем привести аккумулятор в боевое состояние. Оптимальный вариант – 70–150-ваттные лампочки.
2. Полупроводниковый диод – электронный элемент, пропускающий ток только в одном направлении. В нашем устройстве диод будет отвечать за преобразование переменного тока в постоянный. Они продаются в магазинах радиотоваров, на рынках и стоят копейки даже по нынешним меркам.
3. Провод с вилкой для подключения зарядки к сети 220 В.
4. Провода для коммутации ЗУ с батареей.

Лампа с диодом подключаются последовательно, провод от лампы идёт в розетку, от диода – на плюсовую клемму аккумулятора. Второй провод соединяет минус АКБ и розетку. Отметим зависимость между временем зарядки и мощностью лампы. При 100 ваттах ток заряда будет составлять 0.17 А. Это означает, что за 10 часов мы зарядим батарею всего на 2 А. Но слишком мощная лампа тоже плохо – 200 Вт это уже критично для полупроводникового диода, который может просто сгореть.

Нетрудно подсчитать, что сильно разряженную батарею таким ЗУ в оптимальные сроки восстановить не удастся. Но если требуется подзарядить АКБ для пуска мотора, то этот вариант можно считать рабочим.

Зарядное устройство для АКБ из выпрямителя

По количеству используемых компонент это зарядное устройство также относится к самым простым. Их здесь, как и в предыдущем случае, два: выпрямитель в паре с преобразователем напряжения.

При этом выпрямитель можно использовать одного из трёх типов:

• с зарядкой постоянным током;
• работающие с ассиметричным током;
• устройства с переменным током.

Если использовать первый вариант, зарядка аккумулятора будет происходить при постоянном значении силы тока, избавленного от флюктуаций переменного напряжения. Выпрямители переменного тока работают по принципу подачи на клеммы АКБ переменного напряжения. Ассиметричные (их часто называют однополупериодными) выпрямители демонстрируют лучшие результаты, чем их оппоненты.

Они состоят из пяти компонент:

• диода большой мощности;
• переменного сопротивления;
• стабилитрона (трансформатора);
• предохранителя;
• выключателя.

Номинал предохранителя – 1 А, мощность трансформатора должна составлять 140 Вт при выходном напряжении 20–21 В. Резистор должен быть помощнее, типа МЛТ-2. Диод должен выдерживать токи порядка 5 А. Наконец, в качестве усилителя можно использовать регулятор на базе транзисторов 0818 и KT825, которые нужно установить на радиаторную подложку.

Для сборки потребуется плата без дорожек, на которой размещают все элементы, соединяя их между собой проводами. Такое зарядное устройство для автоаккумулятора, собранное своими руками, позволяет регулировать выходной ток. Главное – найти указанные компоненты и грамотно их расположить.

Классификация пуско-зарядных устройств

Несмотря на похожие функции по запуску ДВС, ПЗУ бывают нескольких видов по исполнению и механизму.

Виды ПЗУ:

• трансформаторные;
• аккумуляторные;
• конденсаторные;
• импульсные.

Существуют также и заводские модели, среди которых нужно выбрать ПЗУ, запускающиеся без аккумулятора и работающего стабильно даже при сильном морозе.

На выходе каждого из них получается ток определённого значения и напряжение (U) 12 или 24 В (зависит от модели устройства).

Наиболее популярны трансформаторные ПЗУ, благодаря своей надёжности и ремонтоспособности. Однако и среди других видов есть достойные модели.

Трансформаторный тип

Принцип работы трансформаторных ПЗУ очень прост. Трансформатор преобразует сетевое U в пониженное переменное, которое выпрямляется диодным мостом. После диодного моста постоянный ток с пульсирующими амплитудными составляющими сглаживается конденсаторным фильтром. После фильтра происходит увеличение номинала тока при помощи различного рода усилителей, выполненных на транзисторах, тиристорах и других элементах. Основными преимуществами ПЗУ трансформаторного типа являются следующие:

• надёжность;
• высокая мощность;
• запуск авто в случае, если аккумулятор является «мёртвым»;
• простое устройство;
• регулирование значений U и силы тока (I).

Недостатками являются его габариты и вес. Если нет возможности купить, то нужно собрать пуско-зарядное устройство для автомобиля своими руками. Трансформаторный тип имеет достаточно простое устройство (схема 1).

Схема 1 — Самодельное пусковое устройство для автомобиля.

Для изготовления пуско-зарядного устройства своими руками, схема которого включает в себя трансформатор и выпрямитель, нужно найти радиодетали или приобрести в специализированном магазине. Основные требования к трансформатору:

• мощность (P): 1,3−1,6 кВт;
• U = 12−24 В (зависит от транспортного средства);
• ток II обмотки: 100−200 А (стартер при вращении коленвала потребляет около 100 А);
• площадь (S) магнитопровода: 37 кв. см;
• диаметры провода I и II обмоток: 2 и 10 кв. мм;
• количество витков II обмотки подбирается при расчете.

Диоды подбираются согласно справочной литературе. Они должны быть рассчитаны на большой I и обратное U > 50 В (Д161-Д250).

Если нет возможности найти мощный трансформатор, то схему простого пуско-зарядного автомобильного устройства придется усложнить добавлением каскада усилителя на тиристоре и транзисторах (схема 2).

Схема 2 — Пуско-зарядное своими руками с усилителем мощности.

Принцип работы ПЗУ с усилителем достаточно прост. Его нужно подсоединить к клеммам аккумулятора. Если заряд АКБ нормальный, то U не поступает с ПЗУ. Однако если АКБ разряжен, то открывается переход тиристора и электрооборудование питается от ПЗУ. Если U увеличивается до 12/24 В, то тиристоры закрываются (устройство отключается). Существует два вида тиристорных трансформаторных ПЗУ:

• двуполупериодная;
• мостовая.

При двуполупериодной схеме изготовления нужно выбирать тиристор около 80 А, а при мостовой от 160 и выше. Диоды нужно выбирать с учётом тока от 100 до 200 А. Транзистор КТ3107 возможно заменить на КТ361 или другой аналог с такими же характеристиками (можно и мощнее). Резисторы, находящиеся в управляющей цепи тиристора, должны быть мощностью не менее 1 Вт.

Бустеры и конденсаторные

ПЗУ аккумуляторного типа называются бустерами и представляют переносные АКБ, работающие по принципу блока переносного зарядного устройства. Они бывают бытовыми и профессиональными. Основное отличие в количестве встроенных элементов питания. Бытовые имеют ёмкость, достаточную для запуска авто с севшим аккумулятором. Им можно запитать только одну единицу техники. Профессиональные обладают большой ёмкостью и служат для запуска не одного авто, а нескольких.

Конденсаторные имеют очень сложную схему исполнения, и, следовательно, их невыгодно делать самостоятельно. Основная часть схемы является конденсаторным блоком. Стоят такие модели дорого, но являются портативным ПЗУ, способными запустить стартер даже со «сдохшим» аккумулятором. Частое использование приводит к очень быстрому износу аккумулятора, если он новый. Наибольшую популярность среди всех моделей получили Berkut (рисунок 1) с пусковыми токами 300, 360, 820 А. Принцип работы устройства заключается в быстрой разрядке конденсаторного блока и этого времени хватает для запуска ДВС.

Если сравнивать аккумуляторное и конденсаторное ПЗУ, то нужно учитывать особенности использования в конкретной ситуации. Например, при поездках по городу подойдёт аккумуляторный тип. В том случае, если происходят дальние поездки, то следует выбирать автономный тип ПЗУ, а именно конденсаторный.

Самодельные ЗУ

Решение собрать самодельную зарядку для аккумуляторных батарей обычно продиктовано 2 основными причинами:

• отсутствуют деньги на покупку заводского ЗУ, либо автомобилист банально не видит смысла в таких тратах;
• есть желание попытаться собрать нечто подобное своими руками, спортивный или профессиональный интерес.

В обоих случаях нет существенных преград для того, чтобы приступить к изготовлению самодельного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов своими руками.

Есть возможность собрать как простую, так и более сложную схему.

Наиболее популярными и востребованными среди автолюбителей являются такие ЗУ, собранные на основе:

• лампочки и диода;
• выпрямителя.

Это довольно простое, но достаточно эффективное зарядное устройство, которое точно подойдёт для обслуживания автомобильного аккумулятора. Чтобы собрать оба узла своими руками, специальное образование или большой опыт не потребуются.

Лампочка и диод

Если быть точнее, то зарядка собирается из лампочки, а также из полупроводникового диода.

Применять этот вариант ЗУ актуально, если аккумулятор сел и имеющегося заряда не хватает для запуска двигателя. В качестве постоянного зарядного устройства эта схема подходит не самым лучшим образом.

Но всё же именно за счёт быстрой сборки и способности запустить мотор она получила широкое распространение.

В состав схемы входят:

1. Лампа накаливания. Подойдёт самая обычная лампочка, примерно на 100–150 Вт.
2. Диод. Брать следует именно полупроводниковый диод. Он отличается тем, что проводит ток лишь в одном направлении. С его помощью переменное напряжение будет преобразовываться в постоянное. Диод должен выдержать довольно высокую нагрузку.
3. Штекер, обеспечивающий подключение ЗУ к розетке.
4. Провода с клеммами, так называемыми крокодилами, чтобы соединиться с АКБ.

Принцип сборки схемы заключается в том, чтобы:

• лампочку соединить с плюсом АКБ и в разрыв между ними подключить диод, а с другой стороны вывести на плюс штекера;
• минус соединить со штекером;
• изолировать все соединения и контакты;
• включить ЗУ в розетку.

При условии, что используется лампочка на 100 Вт, ток заряда составит примерно 0,17 А. То есть на зарядку АКБ потребуется порядка 10 часов.

Важно учитывать, что таким ЗУ можно лишь подзарядить немного севшие батареи, которые сами не способны запустить мотор. Если у батареи глубокий разряд, эта схема не подойдёт

Выпрямитель

Ещё один пример простейшего ЗУ. Рассматриваемое зарядное устройство, предназначенное для АКБ, состоит в основном из выпрямителя.

Есть 2 главных компонента схемы. Это сам выпрямитель, а также преобразователь напряжения.

Для зарядки можно использовать 3 вида выпрямителей. Они могут заряжать с помощью тока:

• переменного;
• постоянного;
• ассиметричного.

Среди всех этих вариантов наиболее предпочтительным выглядит именно последний.

Для сборки ЗУ потребуется соответствующий вариант выпрямителя и хороший усилитель тока.

Конструктивно выпрямитель состоит из:

• предохранителя;
• мощного диода;
• стабилитрона;
• выключателя;
• переменного резистора.

Собрать схему несложно.

Сборка предусматривает выполнение таких рекомендаций:

• подготовить предохранитель требуемого номинала;
• найти трансформатор мощностью до 150 Вт с выходным напряжением около 21 В;
• отыскать подходящий резистор типа МЛТ 2;
• взять выпрямитель, рассчитанный на ток минимум 5 А;
• усилитель можно собрать из 2 транзисторов типа КТ825;
• чтобы улучшить охлаждение, при установке транзисторы устанавливают на радиаторы.

Сборку выполняют навесным методом. То есть нужна старая плата, предварительно очищенная от дорожек. На ней размещаются все компоненты и соединяются проводами.

Основным преимуществом рассматриваемой схемы считается возможность регулировки параметров выходящего тока для зарядки источников питания. Но есть и минус. Это необходимость поиска всех составляющих компонентов, а также повышенные требования к качеству и точности их установки и соединения между собой.

У этой схемы есть упрощённый аналог. В нём используют выпрямитель, трансформатор, а также лампочку на 12 В и 40 Вт. Суть схемы в том, чтобы выпрямитель и лапочку подключить к минусовой клемме АКБ, соединив их с трансформатором. А плюс от трансформатора идёт напрямую к положительной клемме аккумулятора.

Немного теории об аккумуляторах

Любой аккумулятор (АКБ) — накопитель электрической энергии. При подаче на него напряжения энергия накапливается, благодаря химическим изменениям внутри батареи. При подключении потребителя происходит противоположный процесс: обратное химическое изменение создаёт напряжение на клеммах устройства, через нагрузку течёт ток. Таким образом, чтобы получить от батареи напряжение, его сначала нужно «положить», т. е. зарядить аккумулятор.

Практически любой автомобиль имеет собственный генератор, который при запущенном двигателе обеспечивает электроснабжение бортового оборудования и заряжает аккумулятор, пополняя энергию, потраченную на пуск мотора. Но в некоторых случаях (частый или тяжёлый запуск двигателя, короткие поездки и пр.) энергия аккумулятора не успевает восстанавливаться, батарея постепенно разряжается. Выход из создавшегося положения один — зарядка внешним зарядным устройством.

Как узнать состояние батареи

Чтобы принимать решение о необходимости зарядки, нужно определить, в каком состоянии находится АКБ. Самый простой вариант — «крутит/не крутит» — в то же время является и неудачным. Если батарея «не крутит», к примеру, утром в гараже, то вы вообще никуда не поедете. Состояние «не крутит» является критическим, а последствия для аккумулятора могут быть печальными.

Оптимальный и надёжный метод проверки состояния аккумуляторной батареи — измерение напряжения на ней обычным тестером. При температуре воздуха около 20 градусов зависимость степени зарядки от напряжения на клеммах отключённой от нагрузки (!) батареи следующая:

• 12.6…12.7 В — полностью заряжена;
• 12.3…12.4 В — 75%;
• 12.0…12.1 В — 50%;
• 11.8…11.9 В — 25%;
• 11.6…11.7 В — разряжена;
• ниже 11.6 В — глубокий разряд.

Нужно отметить, что напряжение 10.6 вольт — критическое. Если оно опустится ниже, то «автомобильная батарейка» (особенно необслуживаемая) выйдет из строя.

Правильная зарядка

Существует два метода зарядки автомобильной батареи — постоянным напряжением и постоянным током. У каждого свои особенности и недостатки:

• Зарядка постоянным напряжением — годится для восстановления заряда не полностью разряженных батарей, напряжение на клеммах которых не ниже 12.3 В. Процесс заключается в следующем: к клеммам батареи подключают источник постоянного тока напряжением 14.2–14.7 В. Окончание процесса контролируют по току потребления: когда он упадёт до нуля, зарядка считается оконченной. Недостаток такого способа — возможно большой начальный зарядный ток; чем сильнее батарея разряжена, тем выше ток. Преимущества метода очевидны — вам не нужно постоянно регулировать ток зарядки, аккумулятору не грозит перезарядка, если вы про него забудете.
• Зарядка постоянным током — самый распространённый и надёжный способ. В этом режиме ЗУ выдаёт постоянный ток, равный 1/10 ёмкости батареи. Окончание процесса зарядки определяется по напряжению на батарее — когда оно достигнет 14.7 В, заряжать батарею прекращают. Недостаток такого метода — батарею можно испортить, не сняв вовремя с зарядки.

Техника безопасности

Заводские зарядные устройства являются безопасными в эксплуатации. С этой точки зрения, самодельные приборы не столь надежны и это их основной недостаток. При работе с ними следует придерживаться нескольких правил безопасности:

• Батарею и ЗУ необходимо расположить на несгораемой поверхности.
• При работе с простейшим устройством следует использовать средства индивидуальной защиты — резиновый коврик и изолирующие перчатки.
• Когда ЗУ используется впервые, необходимо внимательно следить за ходом зарядки.
• Основными параметрами, которые следует контролировать, являются ток, напряжение на клеммах батареи, температура корпуса ЗУ и АКБ.
• Если самодельное зарядное устройство планируется оставлять на ночь, необходимо предусмотреть систему аварийного отключения от сети.