Зарядное устройство (ЗУ) для аккумулятора необходимо каждому автолюбителю, но стоит оно немало, а регулярные профилактические поездки в автосервис не выход. Обслуживание батареи в СТО требует времени и денег. Кроме того, на разряженном аккумуляторе до сервиса ещё нужно доехать. Собрать своими руками работоспособное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками сможет каждый, кто умеет пользоваться паяльником.
Нюансы работы аккумуляторов
Самым распространённым видом считается свинцово-кислотный аккумулятор. Срок эксплуатации устройства рассчитан, в среднем, на 5 лет. Подзарядка таких аккумуляторов требует использования хотя бы 10% тока от суммарной емкости устройства.
К примеру, при показателе 75Ахч для заряда необходима подача минимального значения тока – 7,5А. При большем показателе тока аккумулятор из строя не выйдет, но на автомобиле могут слететь «мозги».
Ремонт блока управления кондиционером, коробкой передач, сигнализацией и так далее – недешевое удовольствие.
Разряженным является устройство с напряжением 11,9-12,1 Вольт, в рабочем состоянии уровень заряда должен составлять 12,5-12,7 Вольт.
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.
Условия для самодельной зарядки аккумулятора
Для процесса заряжания устройства необходимо выполнение следующих требований:
- Установка постоянного напряжения – 14,4В;
- Возможность зарядки в течение длительного времени;
- Самостоятельное отключение при превышении максимальных значений тока;
- Предохранение от ошибки подключения полюсов. При подключении минуса к плюсу процесс заряжания должен быть остановлен.
Любой из нарушений вышеперечисленных требований, может безвозвратно сломать Ваш прибор.
Требования к зарядке
Исходя из условий эксплуатации индивидуального автотранспорта и указанных условий режима заряда АКБ, требования к ЗУ для автоаккумулятора вырисовываются такие:
- Самодельное ЗУ для автоаккумулятора должно быть автономным, не требующим присмотра и контроля тока/напряжения заряда, т.к. АКБ будет ставиться на заряд преимущественно на ночь;
- ПИ ЗУ должен обеспечивать стабильное напряжение 14,4 В, допустимо, в случае, когда на УЗ есть падение напряжения, 15,6 В;
- УЗ должно обеспечивать необратимое отключение АКБ от ЗУ как при превышении тока заряда, так и при повышении напряжения на АКБ свыше 15,6 В. Необратимое значит, что УЗ должно быть самоблокирующимся, т.е. для сброса его в исходное состояние нужно будет выключить и снова включить ИП;
- Также УЗ должно обеспечивать защиту от переполюсовки, т.е. неправильного, в обратной полярности, подключения АКБ. При соблюдении условий по п. 3 защита от переполюсовки обеспечивается автоматически.
О переполюсовке
В случае переполюсовки АКБ возможны 2 случая: АКБ исправна недозаряжена либо глубоко разряжена и/или «доходная», истощенная, в значительной степени выработавшая ресурс, или же на заряд неправильно подключают полностью заряженную батарею. В первом случае (исправна недозаряжена) ток заряда увеличивается сверх номинального. Во втором перед этим на короткое время «прыгнет» напряжение АКБ сверх заданного ИП, а потом сразу «шарахнет» экстраток и АКБ вскипит. В последней ситуации, чтобы спасти АКБ от непоправимой порчи, ее нужно успеть отключить по перенапряжению.
Модели самодельных зарядок для аккумуляторов
Любое самодельное зарядное устройство не дает никакой гарантии длительной работы. Главное здесь простота и работоспособность. Далее рассмотрим примеры, как собственноручно можно зарядить автомобильный аккумулятор.
Состав и термины
Автозарядка состоит из первичного источника электропитания для собственно зарядного устройства, которое обеспечивает заданный режим заряда аккумуляторной батареи, и схем защиты ее от разного рода нештатных ситуаций. Схемотехнически эти узлы могут быть в той или иной степени объединены. Далее для краткости употребляются след. сокращения:
- АКБ – аккумуляторная батарея.
- ПИ – первичный источник питания.
- ИП – любой другой источник питания.
- УЗ – устройство защиты.
- ТЗ – защита по току.
- ЗН – защита от перенапряжения.
Использование лампы и полупроводникового диода
Подобный способ подзарядки аккумуляторного устройства актуален в домашней обстановке. Для его осуществления необходимо наличие розетки на 220В.
- В качестве элементов схемы имеются стандартная лампа накаливания мощностью 100-150 Ватт, полупроводниковый диод, вилка для розетки и кабель с «крокодилами».
- В данном соединении диод служит в роли преобразователя напряжения из переменного в постоянное.
- Для исключения короткого замыкания достаточно использовать предохранитель на 10-15 А. Лампа и диод должны подсоединяться к «+» аккумулятора.
При мощности лампы в 100 Ватт величина поступающего тока будет составлять 0,17А. Для достижения значения в 2А потребуется заряжать аккумулятор минимум 10 часов.
Полностью восстановить заряд севшего аккумуляторного устройства, скорее всего, не получится, но для запуска автомобиля его хватит.
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.
Модель зарядки, собранной из блока питания ПК
Стандартный блок питания персонального компьютера рассчитан на 12 Вольт. Для зарядки аккумулятора потребуется, напомним, хотя бы 14,4 Вольт.
Сначала распаиваются все лишние провода, для зарядки нужен будет лишь зеленого цвета. Конец данного кабеля припаивается к минусовым контактам в местах выхода черных проводов.
- Данная схема позволяет запустить зарядное устройство напрямую. Проводки, идущие от клемм аккумуляторной батареи, соединяются с минусом и плюсом на блоке питания. Плюс спаивается в месте выхода кабеля желтого цвета, а минус с концом черного провода.
- Далее необходимо регулировать мощность, в блоке питания за данной характеристикой закреплен микроконтроллер TL494 или TA7500. Переворачиваем плату и ищем крайнюю левую ножку микросхемы.
- К нижнему выходу микроконтроллера подходят 3 резистора. Нужно найти резистор, соединенный с выводом блока 12В, и распаять его, а затем замерить действующее сопротивление.
Для определения нужного числа кОм на место распаянного резистора припаивается резистор переменного сопротивления. Плату блока питания подключаем к сети, подцепив к ней мультиметр.
С помощью переменного резистора получаем минимально необходимое значение напряжения в 14,4 Вольт. По достижению данного напряжения распаиваем переменный резистор и замеряем сопротивление.
Далее устанавливаем постоянный резистор, рассчитанный на полученное значение. Такое самодельное зарядное устройство будет выдавать ток около 5-6А, которого вполне хватит для зарядки аккумуляторов емкостью 50-60Ахч.
Как не нужно!
Поговорим вначале и типичных ошибках конструирования самодельных ЗУ для свинцовых АКБ. Первую иллюстрируют поз. вверху. Подключение непосредственно к бытовой электросети (слева) обсуждения не стоит. Это не ошибка, это грубейшее и опасное нарушение ПТБ. Ошибка – в ограничении тока заряда емкостным балластом. Дорогой, кстати, это способ по сегодняшним меркам: одна только батарея масляно-бумажных конденсаторов на 32 мкФ 350 В (на меньшее напряжение нельзя) стоит больше, чем хорошая фирменная зарядка.
Неправильно и нерационально построенные схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов
Но главное – в сети появляется реактивная нагрузка. Если в вашем электросчетчике есть индикатор реактивности (светодиод «Возврат»), то при включении этих зарядок в сеть он вспыхнет. Управление современным электрохозяйством невозможно без компьютеров, а «обратка» сбивает электронику с толку даже до отключений по ложной аварии. Поэтому теперешние электрики к реактивке беспощадны. Ну, а вдруг обнаружится, что ее источник неграмотный или излишне хитроумный потребитель, то… не будем на ночь глядя.
Схема внизу, если на считать того же емкостного балласта, разработана квалифицированно, это ЗУ защитит АКБ, образно говоря, и от Тунгусского метеорита; (с подробным ее описанием можно познакомиться здесь: https://ydoma.info/avtomobil-zaryadnoe-ustrojstvo-dlya-avtomobilnogo-akkumulyatora.html). Но, при всем уважении к безусловно знающему свое дело автору, строить так сложно (и дорого) ЗУ для свинцовых АКБ все равно что назначать командовать взводом опытных закаленных солдат нянечку из детсадика. Свинцовому аккумулятору для хорошей жизни нужно немногое. Чем мы далее и займемся.
Как правильно использовать самодельное зарядное устройство
Любое самодельное устройство в использовании требует особой осторожности. Вот некоторые советы при их использовании:
- Внимательно соблюдать полярность при подключении. Произвести проверку ручной зарядки мультиметром.
- Не замыкать контакты для проверки уровня рабочего напряжения. Хоть и советуют замыкать на 1-3 секунды с целью установления, из какой банки происходит выделение, но подобное замыкание может негативно сказываться впоследствии при заряжании устройства.
- Подключать аккумулятор к сети следует только после правильного соединения клемм и их надежной фиксации. Отключение производить в обратном порядке.
- Многие при работе с аккумулятором забывают о кислоте, находящейся внутри устройства. Сняв его, нельзя держать в зоне попадания солнечных лучей и допускать перегрева.
- Поставив аккумулятор на зарядку, не оставляйте его на длительное время. Самодельное устройство для заряжания может в любой момент выйти из строя. А в качестве последствий придется приобретать уже новый аккумулятор.
Самодельные зарядные устройства идеально подходят для случаев, когда аккумулятор уже прошел больше 3-4 лет эксплуатации и близок к выработке ресурса.
Если нет финансовых средств, то подобные модели действительно помогут вам для запуска автомобиля, особенно в зимнее время. Для сравнительно новых аккумуляторов лучше приобретать сертифицированные заводские пусковые устройства.
Схема выпрямителя
На самом деле смысла в использовании сложных выпрямителей для аккумулятора легкового автомобиля нет совершенно. Для зарядки подобных 12-вольтных аккумуляторов вполне достаточно взять выпрямитель, который будет обеспечивать правильные параметры напряжения, а также зарядного тока, если это требуется. То есть новичкам собирать многокомпонентную электронику или автоматику в этом случае не стоит. Сложно, да и по сути бессмысленно. В итоге схема для выпрямителя, используемого с целью зарядки аккумулятора, должна быть максимально простой.
Возьмём для примера выпрямитель, который прекрасно подойдёт для автомобильного аккумулятора и его зарядки, состоящий из:
- трансформатора;
- выключателя;
- диодного моста;
- светодиодов;
- амперметра;
- реле;
- кнопки.
Всё, больше ничего и не требуется особо, чтобы собрать выпрямитель для эффективной зарядки автомобильного аккумулятора своими руками.
Тут можно бесконечно долго спорить о том, какой выпрямитель окажется лучше для аккумулятора легкового автомобиля. Но факт в том, что новичкам нужно создавать простые, но эффективные и безопасные системы. Тем самым удастся избежать нежелательных проблем. А профессионалам в этой области рекомендации и вовсе не нужны. Они сами прекрасно всё знают.
Фото самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора
Ещё важно знать: 3 нюанса об эксплуатации
Самоделка по способу эксплуатации несколько отличается от заводского варианта. Это объясняется тем, что у покупного агрегата имеются встроенные функции, помогающие в работе. Их сложно установить на аппарате, собранном дома, а потому придется придерживаться нескольких правил при эксплуатации.
- Зарядное устройство, собранное своими руками не будет отключаться при полной зарядке аккумулятора. Именно поэтому необходимо периодически следить за оборудованием и подключать к нему мультиметр – для контроля заряда.
- Нужно быть очень аккуратным, не путать «плюс» и «минус», иначе зарядное устройство сгорит.
- Оборудование должна быть выключено, когда происходит соединение с зарядным устройством.
Выполняя эти простые правила, получится правильно произвести подпитку АКБ и не допустить неприятных последствий.
