Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора – от простого к сложному. Автоматическое зарядное устройство должно быть у каждого автолюбителя Простое автоматическое зарядное устройство своими руками

Рано или поздно любой автолюбитель сталкивается с проблемой разряженного аккумулятора, особенно когда температура опустилась ниже нуля. А а после пары запусков методом «прикуривания» возникает твердая уверенность в том, что автоматическое зарядное устройство относится к предметам первой необходимости. Рынок сегодня просто изобилует разнообразием таких устройств, от которого глаза буквально разбегаются. Различные производители, цвета, формы, конструкции и, само собой, цены. Так как же во всем этом разобраться?

Выбираем автоматическое зарядное устройство

Прежде чем отправиться в поход по магазинам, необходимо определиться, какой аккумулятор предстоит заряжать. Они бывают самых разных видов: обслуживаемые и необслуживаемые, сухозаряженные или залитые, щелочные или кислотные. То же самое касается и зарядных устройств: существуют ручные, полуавтоматические и автоматические Последние выбирать предпочтительнее, поскольку практически не требуют вмешательства извне, и весь процесс заряда контролируется самим устройством.

Они обеспечивают самый оптимальный режим при этом не возникает опасного для батареи перенапряжения. Умная электронная начинка сделает все по правильному, заранее заданному алгоритму, а некоторые устройства способны определять степень разряда аккумулятора и его емкость, самостоятельно настраиваться на нужный режим. Такое автоматическое зарядное устройство подойдет практически для любого типа аккумулятора.

Большинство современных зарядных и пуско-зарядных устройств имеют так называемый режим быстрой зарядки (BOOST). В некоторых случаях это действительно может сильно выручить, когда из-за слабого заряда аккумулятора не удается завести двигатель пусковым устройством. В этом случае достаточно зарядить аккумулятор в режиме BOOST буквально в течение нескольких минут, а затем запустить двигатель. Нельзя длительное время заряжать аккумулятор в режиме BOOST, поскольку это способно значительно сократить срок его службы.

Как работает автоматическое зарядное устройство?

Обычно это устройство независимо от производителя и ценовой категории предназначено для зарядки, а также очистки пластин от сульфата свинца (десульфатации) двенадцативольтовых аккумуляторных батарей, имеющих емкость от 5 до 100 Ач, а также количественной оценки уровня их заряда. Такое зарядное устройство снабжено защитой от неправильного подключения и от короткого замыкания клемм. Применение микроконтроллерного управления позволяет выбрать оптимальный режим практически для любого аккумулятора.

Основные режимы работы автоматического зарядного устройства:

Следует помнить, что правильно подобранное автоматическое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора способно не только обеспечить его надежную и бесперебойную работу, но и значительно продлить срок службы.

Я постарался вставить в заголовок этой статьи все плюсы данной схемы, которою мы будем рассматривать и естественно у меня это не совсем получилось. Так что давайте теперь рассмотрим все достоинства по порядку.
Главным достоинством зарядного устройство является то, что оно полностью автоматическое. Схема контролирует и стабилизирует нужный ток зарядки аккумулятора, контролирует напряжение аккумуляторной батареи и как оно достигнет нужного уровня – убавит ток до нуля.

Какие аккумуляторные батареи можно заряжать?

Практически все: литий-ионные, никель-кадмиевые, свинцовые и другие. Масштабы применения ограничиваются только током заряда и напряжением.
Для всех бытовых нужд этого будет достаточно. К примеру, если у вас сломался встроенный контроллер заряда, то можно его заменить этой схемой. Аккумуляторные шуруповерты, пылесосы, фонари и другие устройства возможно заряжать этим автоматическим зарядным устройством, даже автомобильные и мотоциклетные батареи.

Где ещё можно применить схему?

Помимо зарядного устройства можно применить данную схему как контроллер зарядки для альтернативных источников энергии, таких как солнечная батарея.
Также схему можно использовать как регулируемый источник питания для лабораторных целей с защитой короткого замыкания.

Основные достоинства:

• - Простота: схема содержит всего 4 довольно распространённых компонента.
• - Полная автономность: контроль тока и напряжения.
• - Микросхемы LM317 имеют встроенную защиту от короткого замыкания и перегрева.
• - Небольшие габариты конечного устройства.
• - Большой диапазон рабочего напряжения 1,2-37 В.

Недостатки:

• - Ток зарядки до 1,5 А. Это скорей всего не недостаток, а характеристика, но я определю данный параметр сюда.
• - При токе больше 0,5 А требует установки на радиатор. Также следует учитывать разницу между входным и выходным напряжением. Чем эта разница будет больше, тем сильнее будут греться микросхемы.

Схема автоматического зарядного устройства

На схеме не показан источник питания, а только блок регулировки. Источником питания может служить трансформатор с выпрямительным мостом, блок питания от ноутбука (19 В), блок питания от телефона (5 В). Все зависит от того какие цели вы преследуете.
Схему можно поделать на две части, каждая из них функционирует отдельно. На первой LM317 собран стабилизатор тока. Резистор для стабилизации рассчитывается просто: «1,25 / 1 = 1,25 Ом», где 1,25 – константа которая всегда одна для всех и «1» - это нужный вам ток стабилизации. Рассчитываем, затем выбираем ближайший из линейки резистор. Чем выше ток, тем больше мощность резистора нужно брать. Для тока от 1 А – минимум 5 Вт.
Вторая половина - это стабилизатор напряжения. Тут все просто, переменным резистором выставляете напряжение заряженного аккумулятора. К примеру, у автомобильных батарей оно где-то равно 14,2-14,4. Для настройки подключаем на вход нагрузочный резистор 1 кОм и измеряем мультиметром напряжение. Выставляем подстрочным резистором нужное напряжение и все. Как только батарея зарядится и напряжение достигнет выставленного – микросхема уменьшит ток до нуля, и зарядка прекратиться.
Я лично использовал такое устройство для зарядки литий-ионных аккумуляторов. Ни для кого не секрет, что их нужно заряжать правильно и если допустить ошибку, то они могут даже взорваться. Это ЗУ справляется со всеми задачами.

Чтобы контролировать наличие заряда можно воспользоваться схемой, описанной в этой статье - .
Есть ещё схема включения этой микросхемы в одно: и стабилизация тока и напряжения. Но в таком варианте наблюдается не совсем линейная работа, но в некоторых случаях может и сгодиться.
Информативное видео, только не на русском, но формулы расчета понять можно.
Автоматическое зарядное устройство предназначено для зарядки и десульфатации 12-ти вольтовых АКБ ёмкостью от 5 до 100 Ач и оценки уровня их заряда. Зарядное имеет защиту от переполюсовки и от короткого замыкания клемм. В нём применено микроконтроллерное управление, благодаря чему осуществляются безопасные и оптимальные алгоритмы зарядки: IUoU или IUIoU, с последующей дозарядкой до полного уровня зарядки. Параметры зарядки можно подстроить под конкретный аккумулятор вручную или выбрать уже заложенные в управляющей программе.

Основные режимы работы устройства для заложенных в программу предустановок.

>>
Режим зарядки - меню «Заряд». Для аккумуляторов емкостью от 7Ач до 12Ач по умолчанию задан алгоритм IUoU. Это значит:

- первый этап - зарядка стабильным током 0.1С до достижения напряжения14.6В

- второй этап -зарядка стабильным напряжением 14.6В, пока ток не упадет до 0,02С

- третий этап - поддержание стабильного напряжения 13.8В, пока ток не упадет до 0.01С. Здесь С - ёмкость батареи в Ач.

- четвёртый этап - дозарядка. На этом этапе отслеживается напряжение на АКБ. Если оно падает ниже 12.7В, включается заряд с самого начала.

Для стартерных АКБ применяем алгоритм IUIoU. Вместо третьего этапа включается стабилизация тока на уровне 0.02C до достижения напряжения на АКБ 16В или по прошествии времени около 2-х часов. По окончанию этого этапа зарядка прекращается и начинается дозарядка.

>> Режим десульфатации - меню «Тренировка». Здесь осуществляется тренировочный цикл: 10 секунд - разряд током 0,01С, 5 секунд - заряд током 0.1С. Зарядно-разрядный цикл продолжается, пока напряжение на АКБ не поднимется до 14.6В. Далее - обычный заряд.

>>
Режим теста батареи позволяет оценить степень разряда АКБ. Батарея нагружается током 0,01С на 15 секунд, затем включается режим измерения напряжения на АКБ.

>> Контрольно-тренировочный цикл. Если предварительно подключить дополнительную нагрузку и включить режим «Заряд» или «Тренировка», то в этом случае, сначала будет выполнена разрядка АКБ до напряжения 10.8В, а затем включится соответствующий выбранный режим. При этом измеряются ток и время разряда, таким образом, подсчитывается примерная емкость АКБ. Эти параметры отображаются на дисплее после окончания зарядки (когда появится надпись «Батарея заряжена») при нажатии на кнопку «выбор». В качестве дополнительной нагрузки можно применить автомобильную лампу накаливания. Ее мощность выбирается, исходя из требуемого тока разряда. Обычно его задают равным 0.1С - 0.05С (ток 10-ти или 20-ти часового разряда).

Схема зарядного автомата для 12В АКБ

Принципиальная схема автоматического автомобильного ЗУ

Рисунок платы автоматического автомобильного ЗУ

Основа схемы - микроконтроллер AtMega16. Перемещение по меню осуществляется кнопками «влево », «вправо », «выбор ». Кнопкой «ресет» осуществляется выход из любого режима работы ЗУ в главное меню. Основные параметры зарядных алгоритмов можно настроить под конкретный аккумулятор, для этого в меню есть два настраиваемых профиля. Настроенные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти.

Чтобы попасть в меню настроек нужно выбрать любой из профилей, нажать кнопку «выбор », выбрать «установки », «параметры профиля », профиль П1 или П2. Выбрав нужный параметр, нажимаем «выбор ». Стрелки «влево » или «вправо » сменятся на стрелки «вверх » или «вниз », что означает готовность параметра к изменению. Выбираем нужное значение кнопками «влево» или «вправо», подтверждаем кнопкой «выбор ». На дисплее появится надпись «Сохранено», что обозначает запись значения в EEPROM. Более подробно о настройке читайте на форуме.

Управление основными процессами возложено на микроконтроллер. В его память записывается управляющая программа , в которой и заложены все алгоритмы. Управление блоком питания осуществляется с помощью ШИМ с вывода PD7 МК и простейшего ЦАП на элементах R4, C9, R7, C11. Измерение напряжения АКБ и зарядного тока осуществляется средствами самого микроконтроллера - встроенным АЦП и управляемым дифференциальным усилителем. Напряжение АКБ на вход АЦП подается с делителя R10 R11.

Зарядный и разрядный ток измеряются следующим образом. Падение напряжения с измерительного резистора R8 через делители R5 R6 R10 R11 подается на усилительный каскад, который находится внутри МК и подключен к выводам PA2, PA3. Коэффициент его усиления устанавливается программно, в зависимости от измеряемого тока. Для токов меньше 1А коэффициент усиления (КУ) задается равным 200, для токов выше 1А КУ=10. Вся информация выводится на ЖКИ, подключенный к портам РВ1-РВ7 по четырёхпроводной шине.

Защита от переполюсовки выполнена на транзисторе Т1, сигнализация неправильного подключения - на элементах VD1, EP1, R13. При включении зарядного устройства в сеть транзистор Т1 закрыт низким уровнем с порта РС5, и АКБ отключена от зарядного устройства. Подключается она только при выборе в меню типа АКБ и режима работы ЗУ. Этим обеспечивается также отсутствие искрения при подключении батареи. При попытке подключить аккумулятор в неправильной полярности сработает зуммер ЕР1 и красный светодиод VD1, сигнализируя о возможной аварии.

В процессе заряда постоянно контролируется зарядный ток. Если он станет равным нулю (сняли клеммы с АКБ), устройство автоматически переходит в главное меню, останавливая заряд и отключая батарею. Транзистор Т2 и резистор R12 образуют разрядную цепь, которая участвует в зарядно-разрядном цикле десульфатирующего заряда и в режиме теста АКБ. Ток разряда 0.01С задается с помощью ШИМ с порта PD5. Кулер автоматически выключается, когда ток заряда падает ниже 1,8А. Управляет кулером порт PD4 и транзистор VT1.

Резистор R8 – керамический или проволочный, мощностью не менее 10 Вт, R12 - тоже 10Вт. Остальные - 0.125Вт. Резисторы R5, R6, R10 и R11 нужно применять с допустимым отклонением не хуже 0.5%. От этого будет зависеть точность измерений. Транзисторы T1 и Т1 желательно применять такие, как указаны на схеме. Но если придется подбирать замену, то необходимо учитывать, что они должны открываться напряжением на затворе 5В и, конечно же, должны выдерживать ток не ниже 10А. Подойдут, например, транзисторы с маркировкой 40N03GР , которые иногда используются в тех же БП формата АТХ, в цепи стабилизации 3.3В.

Диод Шоттки D2 можно взять из того же БП, из цепи +5В, которая у нас не используется. Элементы D2,Т1 иТ2 через изолирующие прокладки размещаются на одном радиаторе площадью 40 квадратных сантиметров. Звукоизлучатель - со встроенным генератором, на напряжение 8-12 В, громкость звучания можно подрегулировать резистором R13.

ЖКИ – WH1602 или аналогичный, на контроллере HD44780 , KS0066 или совместимых с ними. К сожалению, эти индикаторы могут иметь разное расположение выводов, так что, возможно, придется разрабатывать печатную плату под свой экземпляр

Налаживание заключается в проверке и калибровке измерительной части. Подключаем к клеммам аккумулятор, либо блок питания напряжением 12-15В и вольтметр. Заходим в меню «Калибровка». Сверяем показания напряжения на индикаторе с показаниями вольтметра, при необходимости, корректируем кнопками «<» и «>». Нажимаем «Выбор».

Далее идет калибровка по току при КУ=10. Теми же кнопками «<» и «>» нужно выставить нулевые показания тока. Нагрузка (аккумулятор) при этом автоматически отключается, так что ток заряда отсутствует. В идеальном случае там должны быть нули или очень близкие к нулю значения. Если это так, это говорит о точности резисторов R5, R6, R10, R11, R8 и хорошем качестве дифференциального усилителя. Нажимаем «Выбор». Аналогично - калибровка для КУ=200. «Выбор». На дисплее отобразится «Готово» и через 3 секунды устройство перейдет в главное меню. Поправочные коэффициенты хранятся в энергонезависимой памяти. Здесь стоит отметить, что если при самой первой калибровке значение напряжения на ЖКИ сильно отличается от показаний вольтметра, а токи при каком - либо КУ сильно отличаются от нуля, нужно подобрать другие резисторы делителя R5, R6, R10, R11, R8, иначе в работе устройства возможны сбои. При точных резисторах поправочные коэффициенты равны нулю или минимальны. На этом наладка заканчивается. И в заключение. Если же напряжение или ток зарядного устройства на каком-то этапе не возрастает до положенного уровня или устройство «выскакивает» в меню, нужно ещё раз внимательно проверить правильность доработки блока питания. Возможно, срабатывает защита.

Переделка БП АТХ под зарядное устройство

Схема электрическая доработки стандартного ATX

В схеме управления лучше использовать прецизионные резисторы, как указано в описании. При использовании подстроечников параметры не стабильные. проверено на собственном опыте. При тестировании данного ЗУ проводил полный цикл разрядки и зарядки АКБ (разряд до 10,8В и заряд в режиме тренировки, потребовалось около суток). Нагревание ATX БП компьютера не более 60 градусов, а модуля МК еще меньще.

Проблем в настройке не было, запустилось сразу, только нужна подстройка под максимально точные показания. После демострации работы другу-автолюбителю этого зарядного автомата, сразу заявка поступила на изготовление еще одного экземпляра. Автор схемы - Slon , сборка и тестирование - sterc .

Обсудить статью АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЬНОЕ

Зарядное устройство (ЗУ) – приспособление для заряда электрического аккумулятора от внешнего источника энергии, обычно от сети переменного тока. Контроль за состоянием автомобильного аккумулятора включает его периодическую проверку и своевременное поддерживание в рабочем состоянии. У авто это чаще делается в зимнее время года, поскольку летом автомобильная аккумуляторная батарея (АКБ) успевает подзарядиться от генератора. В холодное время года запуск двигателя происходит труднее, и нагрузка на АКБ возрастает. Ситуация обостряется при больших перерывах между запусками двигателя.

Современное зарядное устройство для АКБ

Разнообразные схемы и устройства существуют в большом количестве, но в целом АКБ организованы на основе следующих элементов:

• преобразователь напряжения (трансформатор или импульсный блок);
• выпрямитель;
• автоматический контроль заряда;
• индикация.

Простейшее зарядное устройство

Наиболее простым является приспособление на основе трансформатора и выпрямителя, изображенное на схеме ниже. Его несложно сделать своими руками.

Схема простейшего зарядника для авто

Главной деталью устройства является трансформатор ТС-160, используемый в старых телевизорах (рисунок ниже). Соединив две его вторичные обмотки на 6,55 В каждая последовательно, можно получить на выходе 13,1 В. Максимальный ток у них составляет 7,5 А, что вполне подходит для зарядки батареи.

Внешний вид зарядного устройства, изготовленного своими руками

Оптимальная величина напряжения классического зарядного устройства составляет 14,4 В. Если взять 12 В, которые должен иметь аккумулятор, полную зарядку произвести не удастся, так как нельзя будет создать требуемый ток. Завышение зарядного напряжения приводит к выходу АКБ из строя.

В качестве выпрямителей можно использовать диоды Д242А, которые соответствуют по мощности.

Схема не обеспечивает автоматическое регулирование величины зарядного тока. Поэтому придется последовательно установить амперметр для визуального контроля.

Чтобы не сгорел трансформатор, на входе и выходе устанавливаются предохранители, соответственно на 0,5 А и 10 А. Диоды монтируются на радиаторах, так как в начальный период зарядки ток будет большим из-за низкого внутреннего сопротивления аккумулятора, что вызывает их сильный нагрев.

Когда зарядный ток уменьшится до 1 А, это означает, что АКБ полностью заряжен.

Особенности устройств

На смену устаревшим приспособлениям с ручным контролем пришли современные модели. Схемы устройств обеспечивают автоматическое поддерживание зарядного тока с выбором его требуемой величины по мере изменения состояния аккумулятора.

Современные приборы имеют заявленный зарядный ток от 6 до 9 А для АКБ емкостью 50-90 Ач, применяемых для легковых авто.

Любая АКБ заряжается током, составляющим 10 % от ее емкости. Если она равна 60 Ач, ток должен составлять 6 А, для 90 Ач – 9 А.

Выбор

1. Способность восстановления полностью разряженного аккумулятора. Эту функцию имеют не все ЗУ.
2. Максимальный ток зарядки. Он должен составлять 10 % от емкости батареи. У прибора должна быть функция отключения после полной зарядки, а также режима поддержки. При зарядке полностью разряженной батареи может произойти короткое замыкание. Схема прибора должна иметь защиту.

Многофункциональность и универсальность новых приборов с приемлемыми ценами делает нецелесообразность изготовления зарядников своими руками. По сути, они являются многоцелевыми блоками питания с разными режимами работы.

Зарядное устройство – блок питания

Производители

Модели выбираются в основном с питанием от сети 220 В. Для выбора надо знать их особенности. Общие характеристики современных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов следующие:

• импульсный тип;
• наличие принудительной вентиляции;
• небольшие габариты и вес;
• автоматический режим заряда.

“Беркут” Smart Power SP-25N

Модель является профессиональной и предназначена для зарядки кислотно-свинцовых АКБ на 12 В. Автоматический принцип действия включает следующие режимы работы:

• зарядка любых автомобильных аккумуляторов при обычных условиях;
• зарядка в режиме “Зима” – при температуре среды от 5 0 С и ниже;
• “десульфатация” – восстановление с увеличением напряжения до максимального;
• “источник питания” – применяется для подачи напряжения при нагрузке до 300 Вт (не аккумулятора).

Зарядное устройство “Беркут” Smart Power SP-25N

Зарядка производится в 9 этапов. Своими руками подобное устройство изготовить сложно. Сначала АКБ проверяется на способность заряжаться. После производится восстановление небольшим током с постепенным увеличением до максимального. На последнем этапе создается режим сбережения.

Модель может иметь разные классы защиты, например, IP20 (обычные условия) и IP44 (от брызг и частиц размером 1 мм и более).

Аккумулятор можно заряжать, не снимая с авто: через прикуриватель или контакты-“крокодилы”.

При зарядке клемма “+” аккумулятора должна отключаться от автомобильной цепи.

“Орион” (“Вымпел”)

Приспособление для импульсного преобразования энергии делает автоматическую зарядку. Схема обеспечивает плавное ручное управление силой тока с помощью поворотной ручки. Индикаторы контроля могут быть стрелочными и линейными. Степень разрядки батареи может быть 0-12 В.

Зарядное устройство “Орион”

“Орион” является источником питания для другой нагрузки, например, инструментов, работающих от напряжения 12-15 В.

Главным достоинством прибора является цена, которая в разы меньше, чем у аналогов. При увеличении мощности и количества дополнительных функций стоимость может значительно возрасти.

Обзор устройства. Видео

Про автоматическое зарядное устройство для акб много полезной информации можно узнать из видео ниже.

На рынке имеется большой выбор импульсных зарядных устройств к свинцово-кислотным АКБ для авто. Особенностью является простой интерфейс и много выполняемых функций. Схемы простых зарядников можно легко найти и собрать своими руками, но лучше под рукой иметь надежное устройство, гарантирующее длительную работу автомобильного аккумулятора.