Зарядное устройство своими руками

Приветствую Вас на страничке сайта, посвященного созданию вещей своими руками! Сегодня Вы узнаете, как за один вечер изготовить простое автомобильное зарядное устройство. Самоделка является конструкцией выходного дня и состоит из минимального количества доступных радиодеталей. В устройстве работает принцип зарядки аккумуляторной батареи постоянным напряжением. 

Чтобы сделать зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов нам понадобятся основные детали:

— Силовой трансформатор;

— Мощные выпрямительные диоды либо диодный мост;

— Лампочка;

—  Два зажима типа «Крокодил» и провода;

— Стрелочный амперметр + шунт к нему (по желанию);

— Мультиметр, паяльник, припой, канифоль и слесарный инструмент.

Разберем подробнее схему и её компоненты:

shema-zaryadnogo-ustroystva
maket-zaryadnogo-ustroystva

Силовой трансформатор должен быть рассчитан на долговременную работу при зарядке АКБ. Было выпущено достаточно большое количество унифицированных трансформаторов с известными параметрами подходящими  для наших целей. Как правило, они зеленого цвета и имеют понятную маркировку, что позволяет достоверно определить мощность и выходные параметры. Если же нет такого, то можно приспособить трансформатор из ненужного блока бесперебойного питания. По маркировке бесперебойник должен выдерживать суммарную нагрузку 1 Квт. В однокиловаттном блоке устанавливаются подходящие трансформаторы (чем больше по габаритам — тем лучше).

unificirovannii-transformator
transformator-iz-IBP

Независимо от того, какой Вы трансформатор выберете, его вторичная обмотка после выпрямления должна выдавать напряжение не больше 14,4 Вольт и ток приблизительно 5-7 Ампер (ток потребления нагрузки зависит от степени разряженностиаккумуляторной батареи). В унифицированном трансформаторе с помощью коммутации вторичных обмоток есть возможность подобрать подходящее напряжение, а соединив параллельно обмотки можно умощнить их. Что касается трансформаторов из бесперебойника, то, по конструкции, они уже намотаны под определенные напряжения и имеют ограниченное количество вариантов для переделок. Несмотря на это он вполне подойдет для применения в зарядном устройстве. Старый списанный бесперебойник всегда найдется у компьютерщиков. Недефицитный. Именно его применение будет рассмотрено в статье.

Коротко об устройстве и особенностях трансформатора от ИБП

Одна обмотка намотана толстым проводом и рассчитана, примерно, на 12В. Вторая обмотка выполнена тонким проводов и рассчитана на 220В. Почти везде имеется также третья, добавочная, обмотка на 22В. Она как-раз и спасает при переделках.

Один из вариантов добиться желаемых выходных напряжений – это коммутация отводов первичной обмотки (которая рассчитана на 220В).  Укорачивая первичную обмотку (уменьшая её витки) мы, тем самым, увеличиваем напряжение на вторичной обмотке.

Чтобы определить отводы обмоток трансформатора воспользуйтесь  мультиметром в режиме «прозвонка» и сделайте замеры сопротивления на них. Первичная обмотка, в отличии от вторичной, имеет большее значения сопротивления

Уменьшение витков первичной обмотки возможно соединением добавочной обмотки в противофазе. В этом случае напряжение, на которое рассчитывается первичная обмотка, уменьшится за счет противофазного включения дополнительной обмотки. При этом немного возрастет ток холостого хода трансформатора, но, если трансформатор выполнен качественно, Вы этого никак не заметите.

izmerenie-napryazheniya-bez-kondensatora
izmerenie-napryazheniya-pod-nagruzkoy-zy

Если Вам после этого не удалось получить необходимое напряжение на выходе, то его можно немного «поднять», включив в схему после выпрямителя электролитический конденсатор. Емкость конденсатора подбирается экспериментально, добиваясь того, чтобы на параллельно подключенном вольтметре было 14,4 вольта. Подбор конденсатора происходит под нагрузкой. В качестве нагрузки используют лампочку, но об этом подробно будет далее в статье.

Так же можно перемотать трансформатор. Трансформаторы для ИБП собирают в основном на Ш-образном сердечнике. Если магнитопровод трансформатора не проварен (не имеет сварочного шва на пластинах сердечника трансформатора), то пакет пластин легко разбирается. Главное, аккуратно достать одну-две первые пластины без повреждений.

Выпрямитель должен быть рассчитан на потребляемый ток нагрузки. Лучше брать диодный мост (выпрямительные диоды) с запасом, так как зачастую современные радиоэлементы не соответствуют заявленным производителем параметрам. Запас по мощности позволит не переживать за сильный нагрев выпрямителя. В схеме был применен компактный 25-амперный диодный мост маркиKBPC2510.

Лампочка накаливания с вольфрамовой нитью в схеме выполняет функцию своего рода ограничителя/стабилизатора тока (бареттер), так же защищает от короткого замыкания/переполюсовки и индицирует процесс заряда АКБ.

Ток, выдаваемый зарядным устройством для аккумулятора, регулируется мощностью лампочки в устройстве. Мощная лампаограничивает и задает максимальный зарядный ток для АКБ. По общим правилам аккумулятор заряжают током, исходя из процентного соотношения от его ёмкости. Если батарея ~55-60 А-ч, то максимальный ток заряда не должен превышать ~5,5-6А (ток 10% от ампер-часов АКБ).

По мере того, как будет батарея принимать ток заряда, свечение нити лампочки будет изменяться. Изначально, когда аккумулятор разряжен (требует большего тока заряда) нить накаливания лампы будет светиться сравнительно ярко, по мере того, как будет напряжение возрастать на клеммах АКБ, свечение лампы будет уменьшаться, вплоть до чуть заметного тления.

lampochka-dlya-zaryadnogo
nachalo-zaryada-akb2

Пример возможного варианта параметров лампы для ЗУ:

170Вт / 17В = 10 А – максимальный ток заряда ограничиваемый лампой.

Изначально глубоко разряженная АКБ будет принимать большой ток. К этому нужно быть готовым и предусмотреть как саму лампочку по параметрам в соответствии с маркировкой ампер-часов на самом аккумуляторе, так и сам силовой трансформатор, чтобы он смог нормально работать под такой нагрузкой.

Есть такой момент, трансформатор может уйти в насыщения из-за нагрузки превышающей мощность, которую может выдать сам трансформатор. Зависит от некачественного железа, примененного для изготовления магнитопровода в совокупности с недостаточным сечением обмоточного провода катушки трансформатора. Магнитопровод и обмотки трансформатора будут очень сильно греться, в конечном счете, трансформатор сгорит. Максимальная рабочая температура трансформатора 65-70 градусов Цельсия, если трансформатор греется выше данного температурного порога, то можно предусмотреть его охлаждение вентилятором (кулер от компьютерной техники).

Теперь можно вернуться к описанному выше способу по увеличению вторичного напряжения добавлением конденсатора. После того, как Вы собрали схему простейшего зарядного устройства (трансформатор, выпрямитель, лампочка), ставим в параллель после выпрямителя электролитический конденсатор, а также для измерений напряжения подключаем вольтметр и замыкаем клещи плюса и минуса.

Разумеется, все монтажные работы происходят без подключения трансформатора в сеть 220В.  Также стоит помнить, что конденсатор заряжается и сохраняет свой заряд на протяжении долгого времени

После включения питания схемы лампочка должна ярко загореться. Вторичное напряжение «просядет» до величины протекающего в схеме под нагрузкой. Далее увеличиваем емкость, подбирая конденсатор. Так можно немного скорректировать в большую сторону напряжение в схеме. Используемый конденсатор для надежной работы должен иметь по маркировке рабочее напряжение как минимум в два раза превышающее 14,4 вольта (подойдет 25В). На этом этапе конструирования включенный последовательно амперметр покажет, какой зарядный ток выдается трансформатором.

После отладки схемы на этом можно было бы остановиться, но, при желании, можно пойти дальше и усовершенствовать конструкцию встроенным амперметром, чтобы визуально оценивать ход заряда.

nachalo-zaryada-akb

 Амперметр – измерительное устройство для измерения тока. Китайский электронный амперметр с цифровой индикацией – быстрый способ оснастить схему измерительным прибором. В нём будет уже встроенный шунт и цифровая индикация. Останется только правильно подключить. Не хуже будет справляться и советский стрелочный амперметр. Но для работы стрелочного амперметра в большинстве случаев необходимо подобрать шунт, если нет такового.

Шунт подключается параллельно зажимным клеммам амперметра. Сечение шунта должно быть правильно подобрано для длительного протекания максимального тока заряда АКБ, также иметь определенное сопротивление, чтобы измерения правильно отображались согласно шкале прибора.

Изготовить шунт для амперметра можно самостоятельно. Чтобы его сделать берут в основном металлы или их сплавы, не меняющие свои токопроводящие свойства при нагреве. К таким можно отнести: манганин и константан. В зарядном устройстве на выходе токи не исчисляются несколькими десятков ампер, поэтому вполне подойдет проволочный шунт из толстой стальной или медной жилы. Медь либо сталь не совсем подходящий материал для изготовления шунта, но у нас неточный лабораторный прибор, да и не у каждого найдется специфический материал для такой задачи.

Продолжим. Нам необходимо подобрать сопротивление шунта так, чтобы оно правильно влияло на отклонение стрелки измерительной головки согласно протекающему току. Каждый отрезок проволоки имеет свое сопротивление. Обычным мультиметром не измерить миллиомы, в данном случае придется работать методом подбора длины проволоки.

Простой способ сделать шунт своими руками для амперметра на примере:

shema-podbora-shunta

Имеется миллиамперметр с пределом измерения на шкале 100 мА. 100мА = 0,1А. Следует расширить пределы измерения подбором сопротивления шунта, а потом проградуировать шкалу согласно новым пределам измерения.

В описанной статье за неимением манганина была использована медь. Отрезок медной проволоки в лаковой изоляции диаметром 2 мм и длиной приблизительно 40 см. Сечение проволоки выбираем из таблицы с запасом по току заряда АКБ

Найдем показания на шкале согласно 1 Ампера. Для нахождения необходимой длины шунта собираем простую схему. Берем стабильный источник напряжения 12 Вольт, мощный проволочный резистор наподобие ПЭВР-100 47 Ом. Резистор подстраиваем на 12 Ом. Подключаем к источнику питания резистор и в разрыв  цепи ставим амперметр (миллиамперметр)с прикрученной на его клеммы медной проволокой как шунт. Включаем схему и следим за отклонением стрелки. По расчетной формуле: 12В/12Ом=1А мы должны получить 1 Ампер на нагрузке.

shema-podbora-shunta-k-ampermetry
ampermetr-sravnenie

Укорачиваем либо удлиняем проволоку и подстраиваем, чтобы стрелка совпала с делением на шкале, которая бы соответствовала 1 Амперу. Так, в течении нескольких подборов, подгоняем шунт. При желании шкалу можно самостоятельно проградуировать нанеся свои обозначения. Все заводские надписи стираются ластиком (стирательной резинкой) со спиртом.

sterka-spirt-shkala-ampermetr

Остается дело за малым: собрать все в корпус. По желанию укомплектовываем предохранителем, тумблером, хорошими зажимами для клемм. Не забываем также о том, что провода, идущие от зарядного устройствадо зажимов типа «крокодил», должны иметь достаточное сечение, чтобы пропустить по ним ток заряда АКБ. Лампу защищаем от непреднамеренного повреждения. Колба лампы не раскаляется, но имеет нагрев. Собранное мной зарядное устройство не единожды выручало меня и моих друзей. Конечно, для подзарядки аккумулятора малым током требуется больше времени, но если ставить на зарядку заблаговременно, то такая эксплуатация не доставит никаких проблем. В процессе зарядки следим за достижением величины напряжения 14,4 Вольт (стрелка на амперметре будет почти возле отметки 0) на клеммах АКБ. Изначально данное напряжение будет держаться некоторое время после отключения зарядного устройства, но спустя некоторое время (часов через 8) напряжения нормализуется до отметки 12,70 Вольт, что соответствует 100% заряду аккумулятора.

zaryadnoe-sborka
zaryadnoe-ustroistvo-v-sbore
lampochka-v-kozhuhe
izmereniya-napryazheniya-akb-zaraydka
zaryadnoe-ustroistvo-v-sbore-garazh2
ampermetr-garazh
zaryadnoe-ustroistvo-v-sbore-garazh4

Об Авторе:

Приветствую вас, дорогие читатели! Меня зовут Максим. Я убежден, что почти все можно сделать у себя дома своими руками, уверен, что это под силу каждому! В свободное время люблю мастерить и создавать что-то новое для себя и своих близких. Об этом и многом другом вы узнаете в моих статьях!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *