Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Как часто автовладельцы не могут завести четырехколесного любимца из-за отсутствия заряда в аккумуляторе? Конечно, если этот казус приключился в гараже возле зарядного агрегата или поблизости есть друг с автомобилем, готовый помочь запустить стартер, особых проблем не предвидится.

Куда хуже обстоят дела, если ни первый, ни второй вариант вы реализовать не можете, особенно от этого страдают автомобилисты, не имеющие возможности приобрести дорогостоящее зарядное заводского производства. Но и в этом случае можно найти решение, если сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками.

Преимущества и недостатки самодельного устройства

Главным преимуществом самодельного зарядного устройства является его дешевизна, даже если вы не имеете всех необходимых деталей, экономия будет ощутимой. Также значительным плюсом является возможность использования ненужных приборов и устройств в качестве источника материалов для самодельного ЗУ.

К недостаткам самодельной зарядки аккумуляторов следует отнести несовершенство в эксплуатации. Увы, но модель не может самостоятельно отключаться при достижении максимального заряда, поэтому вам придется контролировать этот процесс или дополнить изобретение самодельной автоматикой, что под силу опытным радиолюбителям.

Параметры устройства

Как вам хорошо известно, вся сеть в авто питается низким напряжением 12В постоянного тока, но уровень зарядки автомобильного аккумулятора должен находиться в диапазоне от 13 до 15В. Ток заряда на выходе устройства должен составлять порядка 10% от емкости источника питания. Если ток окажется меньше, заряд все равно будет происходить, но процедура продлиться гораздо дольше. Поэтому выбор элементов для зарядного устройства должен отталкиваться от рабочих параметров конкретной модели свинцовых АКБ и сети, к которой оно будет подключаться.

Что нужно для ЗУ?

Конструктивно зарядное устройство включает в себя такие элементы:

  • Главным элементом является двухобмоточный трансформатор, если у вас имеется агрегат с большим числом обмоток, можно использовать и его, но остальные катушки окажутся незадействованными. Помимо классических вполне подойдут и импульсные трансформаторы, взятые из китайской электроники.
  • Так как напряжение на выходе из трансформатора получится переменным, а для подзарядки аккумулятора требуется постоянное, вам понадобится выпрямитель. В данном примере мы соберем его самостоятельно из четырех диодов, но если у вас имеется подходящая модель, можете установить ее.
  • В зависимости от расстояния и величины вторичного напряжения, вам могут пригодиться соединительные провода, а для самостоятельной намотки еще и медный проводник в лаковой изоляции.
  • Амперметр и вольтметр для контроля основных величин на выходе, их можно проверять и обычным мультиметром, но это потребует излишних затрат времени, поэтому куда проще установить стационарные приборы. Рис. 1: измерение с помощью мультиметра
  • Автоматика отключения может выполняться посредством реле напряжения или тока. Реагирует на заполнение емкости батареи и отключает автоматическое ЗУ. Вместе с реле можно установить автомобильную лампочку или светодиод для регистрации окончания заряда.
  • Переменный резистор или переключатель для регулировки тока во вторичной цепи зарядного агрегата. Необходим, если вы собираетесь использовать зарядное устройство для аккумуляторов разного типа или если вам сложно рассчитать рабочие параметры и их придется подстраивать.

Рис. 2: Пример установки регулировочного резистора

Если вы собираетесь зарядить аккумулятор одни раз, можно использовать только первые три элемента, для постоянного использования будет удобнее иметь, хотя бы контрольные приборы. Но, прежде чем собрать все это в единую конструкцию, вам необходимо убедиться, что параметры зарядного устройства после сборки будут соответствовать вашим потребностям. Первым, что должно соответствовать, является трансформатор зарядного приспособления.

Если трансформатор не подходит

Далеко не всегда в гараже или дома вы встретите именно такой трансформатор, который будет питаться от 220В и выдавать на выходных клеммах 13 – 15В. Большинство моделей, используемых в обиходе, действительно имеют первичную катушку на 220В, но на выходе может быть любой номинал. Чтобы это исправить вам потребуется изготовить новую вторичку.

Для начала пересчитайте коэффициент трансформации по формуле: U1/U2 = N1/N2 ,

где U1 и U2 – напряжение на первичной и вторичной обмотке соответственно;

N1 и N2 – количество витков в первичке и вторичке соответственно.

К примеру, электрическая машина используется в качестве блока питания на 42В, а вы хотите получить для зарядного устройства 14В. Следовательно, вам необходимо при 480 витках в первичке, сделать 31 виток на вторичке зарядного. Этого можно добиться как путем сокращения числа витков, удалив лишние, так и путем намотки новой. Но первый вариант не всегда подходит, так как сечение обмотки трансформатора может не выдержать силу тока с меньшим числом витков.

Где U1 и U2 – напряжение на первичной и вторичной обмотке, I 1 и I 2 – ток, протекающий в первичке и вторичке.

Как видите, с понижением числа витков и напряжения на вторичной обмотке сила тока в ней пропорционально возрастет. Как правило, запаса по сечению не хватает, поэтому после определения силы тока под нее подбирают новый проводник из данных таблицы:

Таблица: выбор сечения, в зависимости от протекающего тока

Источник:
http://www.asutpp.ru/zaryadnoe-ustroystvo-dlya-avtomobilnogo-akkumulyatora-svoimi-rukami.html

Автомобильное зарядное устройство

Автомобильное зарядное устройство можно сделать самому за считанные минуты. В этой статье я покажу, как из простого трансформатора, 4 диодов и амперметра на скорую руку собрать автомобильное зарядное устройство.

Схема устройства

Все автолюбители попадали в такую неприятную ситуацию. Есть два выхода: завести машину с заряженного аккумулятора с соседской машины (если сосед не против), на жаргоне автолюбителей это звучит как “прикурить”. Ну и второй выход – это зарядить аккумулятор.

Когда я попал в такую ситуацию в первый раз, то понял, что мне срочно требуется зарядное устройство. Но у меня не было лишней тысячи рублей на покупку зарядного устройства. В интернете нашел очень простую схему и решил собрать зарядное устройство собственными силами.

Схему трансформатора я упростил. Обмотки со второй колонны обозначаются со штрихом.

F1 и F2 – это плавкие предохранители. F2 нужен для защиты от короткого замыкания на выходе цепи, а F1 – от превышении напряжения в сети.

Вот что у меня получилось. Выглядит так себе, но главное работает.

Сборка устройства

Трансформатор

Теперь обо всем по порядку. Силовой трансформатор марки ТС-160 или ТС-180 можно достать из старых черно-белых телевизоров “Рекорд”, но такового я не нашел и пошел в радиомагазин. Давайте разглядим его поближе.

Вот лепестки, куда паяются выводы обмоток трансформатора.

А вот здесь прямо на трансформаторе есть табличка, на каких лепестках какое напряжение. Это значит, что если подать на лепесток № 1 и 8 220 Вольт, то на лепестках №3 и 6 мы получим 33 Вольта и максимальную силу тока в нагрузку 0,33 Ампера и тд. Но нас больше всего интересуют обмотки №13 и 14. На них мы можем получить 6,55 Вольт и максимальную силу тока 7,5 Ампер.

Для того, чтобы заряжать аккумулятор нам как раз потребуется большая сила тока. Но напряжения то у нас не хватает… Аккумулятор выдает 12 Вольт, но для того, чтобы его зарядить, напряжение зарядки должно превышать напряжение аккумулятора. 6,55 Вольт здесь никак не сгодится. Зарядное устройство нам должно выдавать 13-16 Вольт . Поэтому, мы прибегаем к очень хитрому решению.

Как вы заметили, трансформатор состоит из двух колон. Каждая колонна дублирует другую колонну. Места, где выходят выводы обмоток пронумерованы. Для того, чтобы увеличить напряжение, нам нужно просто-напросто соединить две обмотки последовательно. Для этого соединяем обмотки 13 и 13′ и снимаем напряжение с обмоток 14 и 14′. 6,55 + 6,55 = 13,1 Вольт. Вот такое переменное напряжение мы получим.

Диодный мост

Для того, чтобы выпрямить переменное напряжение, мы используем диодный мост. Собираем диодный мост на мощных диодах, потому как через них будет проходить приличная сила тока. Для этого нам потребуются диоды Д242А или какие-нибудь другие, рассчитанные на ток от 5 Ампер. Через наши силовые диоды может течь прямой ток до 10 Ампер, что идеально подходит нашему самопальному заряднику.

Также можно отдельно купить диодный мост сразу готовым модулем. В самый раз подойдет диодный мост КВРС5010, который можно купить на Али по этой ссылке или в ближайшем радиомагазине

Полностью посаженный аккумулятор обладает низким напряжением. По мере зарядки напряжение на нем становится все больше и больше. Следовательно, у нас сила тока в цепи в самом начале зарядки будет очень большая, а потом пойдет на убыль. Согласно Закону Джоуля-Ленца, при большой силе тока будет происходить нагрев диодов. Поэтому, чтобы их не спалить, нужно отбирать от них тепло и рассеивать в окружающем пространстве. Для этого нам нужны радиаторы. В качестве радиатора я разобрал нерабочий компьютерный блок питания, разрезал на полоски жестянку и прикрутил к ним по диоду.

Для чего в схеме амперметр? Для того, чтобы контролировать процесс зарядки. Не забудьте подключить амперметр последовательно нагрузке.

Когда аккумулятор полностью разряжен, он начинает жрать (слово “кушать” думаю здесь неуместно) ток. Жрет он порядка 4-5 Ампер. По мере зарядки он кушает все меньше и меньше силы тока. Поэтому, когда стрелка прибора покажет на 1 Ампер, то аккумулятор можно считать заряженным. Все гениально и просто :-).

Выводим два крокодила для клемм аккумулятора с нашего зарядного устройства. При зарядке не путайте полярность. Лучше как-нибудь пометить их или взять разных цветов.

Если все правильно собрано, то на крокодилах мы должны увидеть вот такую форму сигнала (по идее верхушки должны быть сглажены, так как синусоида), но разве что-то предъявишь нашему провайдеру электричества ))). В первый раз видите что-то подобное? Бегом сюда!

Импульсы постоянного напряжения лучше заряжают аккумулятор, чем чистый постоянный ток. А как получить чистый постоянный ток из переменного описано в статье Как получить из переменного напряжения постоянное.

Заключение

Не поленитесь доработать свое устройство плавкими предохранителями. Номиналы предохранителей на схеме. Не проверяйте на искру напряжение на крокодилах зарядника, иначе лишитесь предохранителя.

Внимание! Схема данного ЗУ предназначена для быстрой зарядки вашего аккумулятора в критических случаях, когда надо срочно куда-то ехать через 2-3 часа. Не используйте ее для повседневного обращения, так как заряд идет при максимальное токе, что не самый лучший режим зарядки для вашего аккумулятора. При перезаряде начинет “кипеть” электролит и в окружающее пространство начнут выделяться ядовитые пары.

Читайте также  Хонинговка циллиндров двигателя

Тех, кого заинтересовала теория зарядных устройств (ЗУ), а также схемы нормальных ЗУ, то в обязательном порядке качаем эту книжку по этой ссылке. Ее можно назвать библией по зарядным устройствам.

Где купить

На Алиэкспрессе есть действительно хорошие и толковые зарядки, которые намного легче обыкновенных трансформаторных зарядных устройств. Их цена в среднем от 1000 рублей.

Источник:
http://www.ruselectronic.com/zarjadnoje-ustrojstvo-dlja-avtomobilja/

Амперметр для автомобильного зарядного устройства на ATtiny13

Как-то раз в руки к автору этих строк попало весьма интересное устройство, рожденное в СССР, в далеком 1976 году – его просто отдали за ненадобностью.

Звали это устройство АДЗ-101У2, и оно представляло собой типичный образчик советского конструктивизма: тяжелый двадцатикилограммовый “чемодан”, с ручкой для переноски в верхней части и мощным однофазным трансформатором внутри. Но самое интересное, что у этого “чемодана” напрочь отсутствовала задняя панель – и вовсе не потому, что прибор успел ее “посеять”, нет. А дело здесь было в том, что обе его панели являлись… передними!

С одной своей стороны “чемодан” представлял собой сварочный аппарат, а с другой – зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. И если как “сварочник” он особых эмоций не вызвал – еще бы, ведь всего-то 50А переменного тока; то вот “зарядник” – вещь в хозяйстве, безусловно, нужная. Испытания прибора подтвердили его полную боеспособность (даже сварка работала!), но без недостатков, разумеется, не обошлось. Суть проблемы состояла в том, что штатный амперметр “зарядника” скрылся в неизвестном направлении, и предыдущий владелец аппарата подыскал ему вполне “равноценную” замену – автомобильный амперметр, скрученный с какого-то военного грузовика, и имеющий очень “информативную” шкалу в ±30 А!

Понятно, что следить за зарядом аккумулятора (а ток зарядки – всего лишь 3-6 А!) при помощи такого вот прибора, мягко говоря, проблематично – как будто и нет его вовсе… Поэтому решено было заменить “грузовиковый показометр” на какой- либо более или менее адекватный прибор, с внятной шкалой на 0-10 А. Идеальным кандидатом на эту роль представлялся стрелочный щитовой амперметр со встроенным шунтом – один из тех, которые раньше использовались практически во всех “зарядниках” советского производства, да и много где еще.

Однако, первая же прогулка по электромагазинам и “развалам” принесла разочарование: оказывается, ничего, хотя бы отдаленно напоминающего искомый прибор, уже давным-давно в продаже нет… А так-так в то время автор еще не был знаком с бескрайними просторами китайских чудосайтов, то руки вновь потянулись к паяльнику, в результате чего и было разработано устройство, схема которого приведена на рис.1, а характеристики – в табл.1:

Для вывода результатов измерения в данном амперметре решено было использовать пару 7-сегментых LED- индикаторов. Такие индикаторы, несмотря на некоторую свою архаичность по сравнению с новомодными LCD-модулями типа 16хх, обладают также и рядом неоспоримых преимуществ: они гораздо надежнее и прочнее; не портятся и не мутнеют от контакта с нефтепродуктами (а замасленные руки в гараже – дело обычное, цифры на LED-индикаторах ярче и гораздо “читабельнее” – особенно издали; и к тому же, никакой холод в гараже светодиодам не страшен – в отличие от ЖК, который на морозе попросту “слепнет”.

Ну а последним доводом в пользу светодиодной матрицы – в контексте данной разработки – стал тот факт, что длинный 1602 просто-напросто не вписывался по размерам в штатное отверстие для амперметра (круглое и очень небольшое!) на корпусе ЗУ. Определившись с типом индикатора, встал другой вопрос – какой же микроконтроллер использовать в качестве основы для данного устройства. В том, что эту схему нужно строить именно на МК, сомнений никаких не возникало -делая амперметр на “КМОП-россыпи”, можно повредиться рассудком.

На первый взгляд, самым очевидным решением является “рабочая лошадка” ATtiny2313 – этот МК имеет достаточно развитую архитектуру, и вполне подходящее для подключения LED-матрицы количество линий ввода-вывода. Однако, здесь все оказалось не так уж и просто – ведь для измерения тока в состав МК обязательно должен входить аналогово-цифровой преобразователь, но инженеры фирмы Atmel почему-то не оснастили “2313-й” данной функцией… Другое дело семейство Меда: эти чипы обязательно имеют “на борту” модуль АЦП.

Но, с другой стороны, даже АТМедав – как самый простой представитель “старшего” семейства – обладает гораздо большей функциональностью, чем того требует построение простого амперметра. А это уже не самое лучшее решение с точки зрения классического подхода к проектированию!

Под “классическим подходом к проектированию” здесь подразумевается так называемый “принцип необходимого минимума” (горячим приверженцем которого, в пику новомодным “Ардуинам”, является и автор этих строк), согласно которому любую систему следует проектировать с использованием минимально возможного количества ресурсов; а окончательный результат должен содержать в себе как можно меньше незадействованных элементов.

Поэтому, в соответствии с этим принципом – простому прибору – простой микроконтроллер, и никак иначе! Правда, и не все простые МК подойдут для поставленной задачи. Взять, к примеру, ATtinyl3 – в нем есть АЦП, он прост и недорог; да вот только линий ввода- вывода – для подключения матрицы из двух “семисегментников” – у него явно маловато… Хотя, если немного пофантазировать, то такая проблема вполне разрешима – при помощи копеечного счетчика К176ИЕ4 и несложного алгоритма, этим счетчиком управляющего.

Вдобавок, у такого подхода есть даже положительные стороны – во-первых, отпадает необходимость “навешивать” на каждый сегмент индикатора по токоограничительному резистору (генераторы тока уже имеются в выходных каскадах счетчика); а во-вторых, в данной схеме можно использовать индикатор как с общим катодом, так и с общим анодом – для перехода на “общий анод” нужно изменить подключение транзисторов VT1 и VT2, выв. 6 DD2 подключить к линии +9В через резистор 1 кОм, а левый вывод R3 соединить с “землей”. Для того, чтобы управлять счетчиком при помощи МК, нужно задействовать всего две линии: одну – для сигнала счета (С), а другую – для сигнала сброса (R).

Причем, в ходе испытания устройства выяснилось, что КМОП-микросхема К176ИЕ4, будучи подключенной напрямую к линиям МК, вполне надежно работает с его ТТЛ- уровнями – без какого-либо дополнительного согласования. А еще две линии МК управляют ключами VT1-VT2, создавая динамическую индикацию. Фрагмент исходного кода, где реализована процедура управления счетчиком DD2, приведен в листинге: можно зажигать тот или иной разряд индикатора.

Кстати, благодаря счетчику К176ИЕ4, к любому МК можно подключить индикаторную матрицу 7×4, задействовав для этого только 6 линий ввода-вывода (две – для управления счетчиком, и еще четыре – для динамического переключения разрядов). А если в “напарники” к К176ИЕ4 добавить еще один счетчик – декадный К176ИЕ8 – чтобы использовать его для “сканирования” разрядов; то появится возможность подключить к МК индикаторную матрицу величиной до 10 знакомест, выделив для этого всего лишь 5 линий ввода-вывода (две – для управления К176ИЕ8; две – для К176ИЕ4; и еще одна – для гашения индикатора в момент счета К176ИЕ4)!

В подобном случае процедура написана на низкоуровневом языке AVR-Assembler; однако, она легко может быть переведена и на любой язык высокого уровня. В регистре Temp процедура получает число, которое необходимо отправить в счетчик К176ИЕ4 для отображения на индикаторе; линия 1 порта В микроконтроллера подключена ко входу сброса счетчика (R), а линия 2 – к его счетному входу (С).

Чтобы избежать мерцания чисел в момент переключения счетчика, перед вызовом данной процедуры необходимо погасить оба разряда, закрыв транзисторы VT1 и VT2 подачей лог.О на линии 0 и 4 порта В МК; ну а после того, как процедура отработает, уже алгоритм динамической индикации будет сводиться к управлению счетчиком К176ИЕ8, что во многом аналогично алгоритму передачи цифры в счетчик К176ИЕ4, приведенному в листинге выше.

К недостаткам же такого подключения индикаторной матрицы – помимо использования “лишней” микросхемы – можно отнести необходимость введения в схему дополнительного питания +9 В, т.к. попытки запитать КМОП-счетчики от +5 В, увы, не увенчались успехом… В качестве индикатора в данном устройстве применим практически любой сдвоенный “семисегментник” с общими катодами, предназначенный для работы в схемах с динамической индикацией. Допустимо использовать и четырехразрядную матрицу, задействовав у нее только два из четырех имеющихся разрядов.

В авторском варианте индикаторное “табло” и вовсе было собрано на отрезке макетной платы “решета”, из двух “древних” одноразрядных АЛС321… Правда, в процессе работы над схемой амперметра всплыла небольшая проблема – с подключением десятичной запятой: ведь она должна светиться в старшем разряде, и не гореть – в младшем. И если все делать “по уму”, то неплохо было бы выделить – для динамического управления этой самой запятой – еще одну ножку МК (т.к. в К176ИЕ4 никаких средств для управления запятыми не предусмотрено) – чтобы на нее “повесить” вывод индикатора, отвечающий за запятые.

Но, поскольку все линии ввода-вывода МК уже были заняты, то бороться с этой проблемой пришлось отнюдь не самым изящным способом: обе запятые решено было оставить постоянно зажженными, запитав соответствующий вывод индикаторной “матрицы” от линии +9В через токоограничительный резистор R3 (подбирая его сопротивление, можно выровнять яркость свечения запятой относительно остальных сегментов); а лишнюю запятую в младшем разряде (крайнюю правую) просто замазать каплей черной нитрокраски. С технической точки зрения такое решение сложно назвать идеальным; но в глаза “загримированная” подобным образом запятая совершенно никак не бросается…

В качестве датчика тока используются два параллельно соединенных резистора R1 и R2, мощностью по 5 Вт каждый. Вместо пары R1 и R2 вполне можно установить и один резистор сопротивлением 0,05 Ом – в таком случае его мощность должна быть не менее 7 Вт. Более того, в “прошивке” микроконтроллера предусмотрена возможность выбора сопротивления измерительного шунта – в данной схеме может быть применен как 0,05-омный, так и 0,1-омный датчик тока.

Для того, чтобы задать микроконтроллеру сопротивление шунта, использующегося в конкретном случае, необходимо записать определенное значение в ячейку памяти EEPROM, расположенную по адресу 0x00 – для сопротивления 0,1 Ом это может быть любое число меньше 128 (в таком случае МК, будет делить результат измерений на 2); а при использовании шунта сопротивлением 0,05 Ом в эту ячейку, соответственно, следует записать число больше 128.

Читайте также  Не отключается насосная станция: причины и их устранение

И если планируется эксплуатировать устройство с приведенным на схеме 0,05-омным шунтом, то о записи указанной ячейки можно и вовсе не беспокоиться, т.к. у нового (или “стертого в ноль”) МК во всех ячейках памяти итак будет число 255 (OxFF). Питать прибор можно как от отдельного источника – напряжением не менее 12 В, так и от силового трансформатора самого зарядного устройства. Если питание будет производиться от трансформатора ЗУ, то желательно задействовать для этого отдельную обмотку, никак не связанную с зарядной цепью; однако, допускается питать амперметр и от одной из зарядных обмоток.

В этом случае напряжение питания нужно брать до выпрямительного моста “зарядника” (т.е., непосредственно с обмотки), а в разрыв обоих проводов питания амперметра включить по резистору 75 Ом/1 Вт. Резисторы необходимы для зашиты “отрицательных” диодов моста VD1-4 от прохождения через них части зарядного тока.

Дело в том, что если подключить прибор к зарядной обмотке, не установив этих резисторов то, учитывая общую “землю” у моста VD1-4 и диодного моста зарядного устройства, около половины зарядного тока аккумулятора будет возвращаться в обмотку не через мощные диоды выпрямителя ЗУ, а через “отрицательное” плечо моста VD1-4, вызывая сильный нагрев маломощных 1N4007.

Установка же этих резисторов ограничит ток питания прибора и оградит диодный мост VD1-4 от протекания зарядного тока, который теперь, практически полностью, будет течь по “правильной” цепи – через мощные диоды выпрямителя ЗУ.

Печатная плата для данного амперметра разрабатывалась под конкретные посадочные места в корпусе конкретного ЗУ; ее чертеж приведен на рис.2. Индикаторная матрица устанавливается отдельно – на небольшом платке (отрезке “макетки” 30×40), которая крепится к основной плате болтами М2,5 через дистанционные втулки, со стороны монтажа; и соединяется с ней 10-жильным шлейфом. Еще одной частью получившегося “бутерброда” является декоративная передняя панель из оргстекла, покрашенная с обратной стороны нитрокраской из баллончика (не закрашенным должен остаться только небольшой прямоугольник – “окошко” для индикатора).

Передняя панель также крепится к основной плате со стороны монтажа (болтами М3 с дистанционными втулками – ими же прибор крепится и к корпусу ЗУ). Печатные дорожки сильноточной цепи, идущие к резисторам R1 и R2, следует выполнить как можно более широкими, и припаять к ним выводы резисторов на всю длину, заодно усилив монтаж толстым слоем припоя. В качестве выводов для подключения прибора к ЗУ желательно использовать два болта М3, припаяв их головки к плате, и закрепив с другой стороны гайками.

При записи “прошивки” в МК его необходимо настроить для работы на частоте 1,2 МГц. от внутреннего тактового генератора. Для этого частоту тактирования следует выбрать равной 9,6 МГц, и включить внутренний делитель такта на 8. Для увеличения надежности работы также желательно активировать внутренний супервайзор питания (модуль BOD), настроив его на сброс МК при “просадке” питающего напряжения ниже 2.7 В. Все настройки производятся при помощи записи соответствующих значений в конфигурационные Fuse-ячейки: SUT1=1, SUT0=0, CKDIV8=0, BODLEVEL1 =0. BODLEVELO= 1. WDTON=1. Остальные “фъюзы” можно оставить по умолчанию.

Источник:
http://www.radiochipi.ru/ampermetr-dlya-avtomobilnogo-zaryadnogo-ustroytsva/

Какой амперметр нужен для зарядного устройства?

А. ЛАВРЕНОВ, г. Иркутск

Когда заряжают аккумулятор (или аккумуляторную батарею), зарядный ток устанавливают по показаниям амперметра. А что он показывает?

Электрохимические процессы в аккумуляторе протекают на поверхности его пластин, находящихся в электролите. Для увеличения емкости аккумулятора пластины выполняют пористыми. В толще пластины, в ее порах, перемешивание электролита происходит значительно медленнее, чем на ее поверхности и в прилегающем слое электролита.

Замечено, что чем больше зарядный ток, тем интенсивнее происходят нежелательные процессы в толще пластин, т. е. старение аккумулятора. Поэтому зарядный ток ограничивают, находя компромисс между быстротой зарядки и интенсивностью старения аккумулятора от большого тока. Общепринято заряжать свинцовые стартерные батареи аккумуляторов током, численно равным в амперах одной десятой емкости в ампер-часах. А инструкция по эксплуатации этих батарей [1] рекомендует, например, для батареи 6СТ55 ток зарядки и того меньше — 2,75 А, т. е. 0,05 емкости.

Много лет зарядные устройства изготавливают по одной структурной схеме: сетевой трансформатор—двуполупериодный выпрямитель (иногда мостовой)— реостат—амперметр. Добавим в зарядную цепь устройства измерительный резистор сопротивлением 0,1 Ом, а вместо одного амперметра включим последовательно три — магнитоэлектрический (авометр ТЛ-4), электромагнитный Э421 и мультиметр M890F (см. схему на рис. 1). Авометр и мультиметр установим на измерение постоянного тока.

Подключим к зарядному устройству аккумуляторную батарею и по магнитоэлектрическому амперметру РА1 установим реостатом R1 зарядный ток 1,9 А. Кому-то покажется странным, но при этом электромагнитный амперметр РА2 покажет 2,7 А, а электронный РАЗ — 1,87 А. Все приборы проверены и при измерении постоянного тока давали одинаковые показания.

Незначительная разница в показаниях амперметров РА1 и РАЗ объясняется только естественной погрешностью приборов, а вот причина существенного отличия показания амперметра РА2 в том, что ток в цепи сильно отличается от постоянного. Известно, что амперметр электромагнитной системы измеряет эффективное значение переменного тока, а магнитоэлектрический и электронный — среднее. Именно среднее значение зарядного тока определяет электрический заряд, передаваемый аккумуляторной батарее.

Подадим напряжение, падающее на измерительном резисторе R2, на вход Y осциллографа (скорость развертки — 2 мс/дел., чувствительность — 0,2 В/дел.) и снимем ряд осциллограмм при значениях тока 1, 2 и 3 А, устанавливаемых по амперметру ТЛ-4.

Осциллограммы (рис. 2,а, б и в соответственно) сильно напоминают по форме напряжение на выходе однополупериодного выпрямителя, хотя каждая «полусинусоида» несколько искажена: ее вершина приплюснута сверху и на клонена вправо. Зарядный ток возникает в момент, когда напряжение на выходе выпрямителя превышает ЭДС заряжаемой батареи, при этом электрохимические процессы имеют нелинейный характер. Подключение к выходу выпрямителя сглаживающего конденсатора С1 емкостью 4700 мкФ форму зарядного тока практически не изменило. А вот и самое интересное: эти «полусинусоиды» на осциллограмме рис. 2,б, например, имеют высоту в точке максимума два деления шкалы осциллографа, а это соответствует 4 А. Вы помните, что показывали амперметры?

Давайте теперь поэкспериментируем с зарядным устройством на тринисторе. Такие устройства привлекательны тем, что благодаря отсутствию громоздкого мощного реостата малогабаритны, имеют значительно более высокий КПД и надежность. Для эксперимента я выбрал устройство, описанное в [2]. Напряжение вторичной обмотки — 27 В эфф., амперметр оставил один — ТЛ-4, измерительный резистор сопротивлением 0,1 Ом тот же.

Осциллограмма на рис. 3,а соответствует показаниям амперметра 1 А; амплитуда тока достигает 3,2 деления шкалы осциллографа — 6,4 А. Осциллограммы рис. 3,б и 3,в — при показаниях амперметра также 2 и 3 А. Кривые 2,в и 3,в близки между собой по амплитуде, так как трансформатор использовался один и тот же, реостат в положении, когда сопротивление почти минимально, и тринистор открыт почти весь полупериод.

Я проводил эти опыты с целью рассказать радиолюбителям и автомобилистам, что при использовании сетевых зарядных устройств через аккумуляторную батарею протекает пульсирующий ток с пиковым значением, в 2. 4 раза большим, чем показывают амперметры. Поэтому зарядный ток необходимо устанавливать только по амперметру, показывающему среднее значение тока, например, магнитоэлектрическому.

Согласно Инструкции прекращать зарядку следует после того, как в течение трех часов интенсивного «кипения» плотность электролита и напряжение на выводах батареи будут оставаться постоянными. И не надо пугаться, когда напряжение достигнет 2,7 В на один элемент. Это происходит вследствие того, что отрицательные пластины покрыты положительными ионами водорода, возникает дополнительная разность потенциалов, достигающая 0,33 В. Она исчезнет через 2. 3 ч после отключения зарядного устройства.

Зарядкой «асимметричным» током [3] мне не удалось заметно увеличить емкость ни у одной из десятка послуживших батарей. Это дает повод поставить под сомнение целесообразность такого метода зарядки.

Имея точный вольтметр, ареометром можно не пользоваться, а плотность электролита вычислять по эмпирической формуле: у = Е1 — 0,84, где Е1 — ЭДС аккумулятора (одного элемента); у — плотность электролита, приведенная к температуре 15 °С.

Источник:
http://altay-krylov.ru/ch_chto_pokaz_ampermetr.html

Устройство автомобилей

Приборы контроля зарядного режима

Для контроля системы электроснабжения, обеспечивающей заряд аккумуляторной батареи и питание потребителей, на автомобилях применяются амперметры и вольтметры. Как и следует из названия приборов, амперметры предназначены для измерения силы тока зарядки от генераторной установки при работающем двигателе, а вольтметры показывают текущее напряжение в бортовой сети между отрицательными и положительными выводами источников тока.
По этой причине амперметр дает больше информации о состоянии генераторной установки автомобиля, а вольтметр, в общем случае, позволяет оценить состояние аккумуляторной батареи по напряжению в бортовой сети.

Некоторые автолюбители устанавливают на панель приборов и амперметр и вольтметр, чтобы иметь полную информацию о работе генератора и аккумуляторной батареи, но в промышленном автомобилестроении такие приборы применяются раздельно – или вольтметр, или амперметр.
Более того, многие современные легковые автомобили, водители которых, зачастую, имеют низкую квалификацию в области автоэлектрики, вообще лишены этих приборов, а контроль зарядного тока осуществляется по контрольной лампе, которая гаснет после пуска двигателя. Конструкторы считают, что данной информации достаточно для того, чтобы оценить состояние электрической сети автомобиля, а водитель не перегружен излишней информацией от панели проборов.
Кроме того, бортовой компьютер, который становится неотъемлемой частью любого современного автомобиля, способен подсказать водителю о возникновении аварийной ситуации в какой-либо цепи, а система предохранителей спасет бортовую электросеть от повреждения, даже если водитель не успел во время оценить опасность ситуации.

Автомобильные амперметры

Амперметры включаются последовательно между генератором и аккумуляторной батареей, и измеряют силу зарядного или разрядного тока. Автомобильные амперметры относятся к электромеханическим приборам электромагнитной или магнитоэлектрических систем.

Электромагнитный амперметр (рис. 1) состоит из основания 4, постоянного магнита 3, латунной шины 1, якоря 5 и стрелки 2. При разомкнутой электрической цепи якорь со стрелкой под действием магнитного поля постоянного магнита удерживается в среднем положении на нуле. При прохождении тока через латунную шину создается магнитное поле, под действием которого намагниченный якорь со стрелкой поворачивается в ту или другую сторону в зависимости от направления тока, показывая зарядку или разрядку аккумуляторной батареи.

На автомобилях с задним расположением двигателя и с генераторными установками большой мощности для уменьшения длины провода большого сечения применяют магнитоэлектрические амперметры с подвижным постоянным магнитом (рис. 2), подвижная система которых включает постоянный магнит 1 и стрелку 4, находящиеся на одной оси.
Постоянный магнит размещен внутри неподвижной катушки 2 индуктивности, подключенной к резистору 3, по которому протекает измеряемый ток. Противодействующий момент создается неподвижным постоянным магнитом 5.
Угол поворота постоянного магнита, а, следовательно, и стрелки зависит от величины и направления тока, протекающего по резистору 3.

Автомобильные вольтметры

На некоторых моделях автомобилей (например, ВАЗ-2105, -2108, -2109 и др.) для контроля уровня напряжения в бортовой сети применяется вольтметр.

Читайте также  Как правильно точить нож: основные способы и инструкция заточки на бруске

Вольтметр (рис. 3) представляет собой магнитоэлектрический прибор с противодействующим магнитом и является магнитоэлектрическим логометром.
На пластмассовом корпусе 4, точно таком же, как и у других логометрических приборов, намотаны под углом 90˚ две катушки индуктивности W1 и W2, которые соединены между собой последовательно. Свободный конец катушки W1 служит положительным выводом вольтметра. Свободный конец катушки W2 соединен с отрицательным выводом через добавочный резистор R.
Результирующий магнитный поток прибора создается магнитным полем, возникающим в катушках индуктивности при протекании по ним тока, и магнитным полем постоянного магнита 2, установленного на экране 3.

Рис. 3. Автомобильные вольтметры: а – принципиальное устройство; б – аналоговый прибор, в – цифровой прибор: 1 и 2 — постоянные магниты; 3 — экран; 4 — каркас; 5 — стрелка; 6 — ограничитель; 7 — прорезь; W1, W2 — катушки индуктивности

Постоянный магнит служит также для регулировки прибора и имеет для этого возможность осевого перемещения. Подвижная система прибора состоит из постоянного магнита 1, закрепленного на оси вместе со стрелкой 5 и ограничителем 6. Прорезь 7, в которую входит конец ограничителя, определяет возможный угол поворота подвижной системы. Когда вольтметр отключен, подвижная система под действием магнита 2 устанавливается в крайнее левое положение.

На отечественных автомобилях ВАЗ-2105, -2104 с напряжением бортовой сети 12 В используются вольтметры типа 12.3812, которые измеряют напряжение в интервале 8…16 В. На автомобилях с бортовой сетью 24 В (МАЗ, БелАЗ, ЗиЛ) применяются вольтметры 11.3812, предназначенные для измерения напряжения в интервале 16…32 В.

Для удобства визуального контроля показаний вольтметров их шкалы обычно разделены на цветные зоны (рис. 3, б). Так, шкала прибора 12.3812 разделена на следующие зоны:

  • 8…11 В — красный цвет (низкое напряжение в сети из-за отсутствие зарядного тока);
  • 11…12 В – белый или желтый цвет (низкий заряд аккумуляторной батареи);
  • 12…15 В – зеленый цвет (нормально заряженная аккумуляторная батарея и нормальная работа генераторной установки);
  • 15…16 В – красный цвет (ненормальная работа генераторной установки или регулятора тока либо напряжения зарядки).

Соответственно шкала вольтметра для бортовой сети 24 В имеет аналогичное деление на цветные сектора с определенными интервалами напряжения.

Разные диапазоны измерения приборов достигаются использованием различных по сопротивлению добавочных резисторов.

Современные автомобили все чаще оборудуются цифровыми приборами, в том числе и для контроля состояния бортовой сети (рис. 3, в). Такие приборы отличаются высокой точностью текущих показаний, удобнее для визуального контроля, а также придают панели приборов современный вид.

Источник:
http://k-a-t.ru/mdk.01.01_elektro/66-pribory_zaryadka/index.shtml

Простое зарядное устройство для аккумулятора своими руками

Зарядное устройство неотъемлемый атрибут любого владельца авто. Аккумуляторная батарея (сокращенно АКБ) имеет тенденцию разряжаться с течением времени. После долгой стоянки автомобиля в гараже, особенно в зимнее время, ключом зажигания заставить машину работать бывает невозможно. Наличие зарядного устройства поможет решить проблему.

Дорогие устройства с большим количеством дополнительных опций можно купить в магазине. Однако некоторые автолюбители, имеющие общие понятия в электротехнике и владеющие паяльником реализуют зарядное устройство своими руками. Самодельная конструкция отличается несложной схемой, и как раз в силу простоты обладает большей надежностью. Кроме этого экономия на финансовых затратах добавляет мотивации в получении результата.

Схема простейшего зарядного устройства

По принципу работы зарядники могут быть трансформаторными и импульсными (электронными). Если импульсные сложны для самостоятельной сборки, имеют дорогостоящие комплектующие, то другие устройства имеют в основе лишь два компонента — трансформатор и выпрямитель. Принцип работы этих зарядников состоит в преобразовании напряжения бытовой сети 220 В, в напряжение необходимое для зарядки, например, 12 вольтовых АКБ, установленных на легковом автомобиле.

Простое трансформаторное зарядное устройство для аккумулятора изготовить своими руками можно по следующим вариантам.

Схема с одним выпрямляющим диодом

Диод устанавливается после трансформатора. Выпрямленный с его помощью переменный ток представляет пульсации с резким нарастанием до максимальной величины. Схема и график пульсирующего тока представлены на изображении:

Схема с диодным мостом

С помощью диодного моста выпрямленный ток будет оставаться пульсирующим, но резкого биения происходить не будет. Эта схема наиболее часто применяется для самодеятельного творчества. Ниже по тексту в качестве примера на ее основе приведен вариант практической реализации своими руками зарядного устройства.

Схема с диодным мостом и сглаживающим конденсатором

На выходе получается постоянный ток, что является лучшим вариантом для зарядки аккумуляторной батареи. Несмотря, что зарядка будет процессом достаточно долгим, эксплуатационный срок службы батареи останется достаточно большим.

Как сделать своими руками

Сделать зарядное устройство с диодным мостом самому по вышеприведенной схеме не составит особого труда. Достаточно руководствоваться следующими рекомендациями.

Подготовить необходимые комплектующие и инструменты

  • Трансформатор. Если зарядник изготавливается для АКБ легкового автомобиля «Жигули» емкостью 60 А×ч, то автомобильные характеристики трансформатора должны иметь следующие параметры:
    • мощность не менее 150 Вт, чтобы обеспечить зарядный ток величиной 6 А (оптимальная зарядка по времени с обеспечением стойкости пластин аккумулятора достигается на режиме 10 % от емкости АКБ);
    • напряжение на вторичной обмотке должно быть выше 12 Вольт для нормального прохождения тока через разряженную батарею — в районе 14.4 Вольт.

    Трансформатор с такими характеристиками можно найти в старых электроламповых телевизорах или потертых временем музыкальных центрах, вышедших из строя микроволновых печах и источниках бесперебойного питания. В конце концов в специализированных магазинах можно купить такое устройство за небольшие деньги.

    Старые трансформаторы используют в обмотках алюминиевый провод в отличие от медного он сильнее нагревается. Поэтому возникает необходимость борьбы с перегревом таких трансформаторов. Кулер от неисправного источника питания компьютера поможет решить проблему:

  • Выпрямитель. Для диодного моста следует использовать достаточно мощные диоды, работающие на токе около 10 А. Такими параметрами обладают электронные элементы типа Д246. Возможно найти и другие подобные варианты. Наличие меток с указанием полярности диодов облегчает сборку моста.
  • При работе мощные диоды выделяют большое количество тепла. Монтировать диодный мостик рекомендуется на радиаторе охлаждения, например, имеющихся в старых запасных частях от системного блока компьютера. В случае невозможности найти промышленный радиатор охлаждения можно воспользоваться алюминиевым профилем, как показано на изображении:
  • Для подключения зарядника к бытовой сети необходима сетевая вилка.
  • Монтаж лучше производить на текстолитовой пластине, подходящей по габаритам.
  • Необходим кусок нихромовой проволоки.
  • Амперметр, вольтметр.
  • Диэлектрическая бумага, изолента.
  • Кроме слесарного, основным рабочим инструментом будет паяльник с материалами необходимыми в технологии пайки.

Порядок выполнения работ

  1. Так как трансформатор для самодельного зарядника обычно берется с другого электротехнического устройства, то весьма редко напряжение и сила тока на вторичной обмотке соответствуют требованиям. Следует в таком случае полностью удалить вторичную обмотку, оставив первичную. Выполнить расчеты из школьного курса физики для определения количества витков и диаметра проволоки, подходящими для необходимого напряжения и силы тока. Аккуратно уложить проволоку виток к витку не составит труда. Не стоит забывать делать изоляцию (диэлектрической бумагой, изолентой) между слоями. Концы проволоки вывести и закрепить на корпусе. Для уменьшения вибраций следует пропитать обмотку парафином.
  2. На текстолитовой пластине разместить радиатор охлаждения с установленными на нем четырьмя диодами Д246. Собрать диодный мостик с выводами к клеммам аккумулятора. Зачистить концы выводов.
  3. В разрыв между диодным мостом и аккумулятором подключается амперметр и устанавливается кусок нихромовой проволоки. Один конец ее жестко закрепляется, а второй остается подвижным, чтобы была возможность менять длину нихромовой проволоки и варьировать величиной сопротивления. Такой самодельный переменный резистор позволит производить регулирование тока подаваемого на аккумулятор.
  4. Все соединения необходимо заизолировать изолентой. Готовое устройство для обеспечения электробезопасности следует поместить в подходящий корпус.
  5. Амперметр будет отслеживать процесс зарядки. Когда показания силы тока на нем будут в районе 1 А, можно сделать вывод, что аккумулятор зарядился.
  6. Контролировать зарядку можно и с помощью вольтметра, однако при подключенном зарядном устройстве его показания будут немного выше.

Рекомендации по применению самодельного зарядника

Простота конструкции требует определенных правил во время эксплуатации, чтобы не оказывать негативного влияния на функциональные качества самой батареи. Так, например, амперметр и вольтметр нужны для контроля процесса зарядки — автоматического выключения по окончании зарядки происходить не будет. Следует соблюдать и некоторые другие правила.

  • Отсутствие защиты от переполюсовки требует при подключении строго соблюдать полярность. Неправильно подсоединенные клеммы могут вывести АКБ из строя. Важно: плюс зарядника всегда соединять с плюсовым контактом батареи, минус — с отрицательным контактом.
  • Категорически запрещается проверять величину зарядки коротким замыканием плюсовой клеммы на минусовую, или как принято говорить в обиходе «на искру». Вывести из строя диодный мостик зарядного устройства таким способом достаточно легко.
  • Строго соблюдать правила электробезопасности при подключении зарядника к клеммам батареек: он не должен быть включен в сеть 220 В. Соответственно во время отсоединения зарядника от аккумулятора его предварительно следует отключить.
  • Самодельное зарядное устройство для АКБ не оборудовано устройствами защиты. Поэтому следует во время работы следить за ним, возможно возникновение самых неожиданных ситуаций. Правила выполнения процесса зарядки АКБ в вентилируемом помещении, вдали от горючих материалов должны неукоснительно соблюдаться. Пробки на аккумуляторе обязательно выкрутить, для предотвращения его взрыва от закипающего электролита.
  • Собирая зарядник следует помнить о наличии на входе 220 В и тщательно соблюдать схему сборки. Это сохранит здоровье и при включении не выведет из строя аккумуляторную батарею на вашем автомобиле.

Видео по теме

Источник:
http://profazu.ru/elektrooborudovanie/samodelki-oborud/prostoe-zaryadnoe-ustrojstvo-dlya-akkumulyatora-svoimi-rukami.html