Зарядные устройства для автомобилей
Зимой особенно в мороз. Двигатель автомобиля запускается неохотно. Резко увеличивается нагрузка на аккумулятор. А аккумулятор нужно переодически проверять и вовремя заряжать. Летом их тоже приходится заряжать, но гораздо реже, а зимой наступает время автомобильных зарядных устройств
Схема включает батарею на зарядку при понижении на ней напряжения до определенного уровня и отключает при достижении максимума. Максимальным напряжением для кислотных автомобильных аккумуляторов является величина 14,2...14,5 В, а минимально допустимое при разряде - 10,8 В 
Работа схемы при подключения батареи и включения сети нажимают кнопку SB1 "Пуск" При этом, транзисторы VT1 и VT2 закрываются, открывая ключ на транзисторах VT3, VT4, включающий реле К1. Которое в свою очередь своими фронтовыми (нормально замкнутыми) контактами К1.2 отключает реле К2, тыловые (нормально замкнутые) контакты которого (К2.1), замыкаясь, подключают зарядное устройство (ЗУ) к сети.
Основу схемы составляет интегральная микросхема LM7815 с системой защиты и цепями аналоговых индикаторов. Вольтметр и амперметр добавленные в схему в качестве индикаторов обеспечивают контроль тока и напряжения во время заряда аккумулятора.  Входное напряжение 220 В преобразуется трансформатором до 17-20 В. При этом трансформатор должен выдержать рабочий ток не менее 1,5 А. Для защиты от межвитковых замыканий в первичной обмотке используется предохранитель. Преобразованное напряжение с вторичной обмотке трансформатора, выпрямляется мостовым выпрямителем на диодах D1-D4 типа 1N5404 (KY708), и фильтруется конденсатором С1. Выпрямленное напряжение поступает на микросхему стабилизатора LM7815, к выводам которого подсоединены блокировочные конденсаторы. Напряжение с выхода стабилизатора уменьшается до 14,3 В с помощью диода D6. Дроссель, намотанный на тороидальном сердечнике, предназначен для сглаживает скачков напряжения. В момент подключения аккумулятора к схеме ток зарядки, ограниченный стабилизатором около 1 А. По мере заряда аккумулятора зарядный ток уменьшается до 0,1 А. После того, как напряжение аккумуляторной батареи перестанет увеличиваться, зарядка закончится. Если вы вдруг случайно перепутаете клеммы при подключении аккумулятору, диод D7 создаст короткое замыкание и предохранитель перегорит, а свечение красного светодиода подскажет о неправильном подключении аккумулятора. Также по ссылке вше рекомендую ознакомится с видеоруководством по сборке и настройки этого зарядного устройства.
Оказывается, зарядное устройство для автомобиля можно изготовить на скорую руку, да из весьма доступных компонентов, а как это сделать рекомендую посмотреть этот интересный и полезный видеосюжет о принципах работы зарядных устройств.
Неплохая и интересная схема качественного зарядного устройства на основе микросхемы IR2153, самотактируемого полумостового драйвера, которая довольно часто используется в электронных балластах энергосберегающих ламп.
Описана методика выявления неисправности. Кроме того приведена схема зарядки батареи ассимметричным" током, что хорошо помогает если аккумуляторные пластины сульфатировались.
Рассмотрены схемы простых автоматических зарядок для автомобильного аккумулятора на 12 вольт. Первая из них базируется на доступном и дешевом компараторе LM311 и мощном трансформаторе на 100 ватт.
Автомат-переключатель полярности напряжения для зарядного устройства предназначено для зарядки двенадцативольтных автомобильных аккумуляторных батареи. Главная его фича состоит в том, что оно допускает подключение батареи, при любой полярности. Когда к зажимам Х1, Х2 не подключена аккумуляторная батарея, симистор VS2 закрыт и напряжение на его выходе равно нулю. При подключении плюсового вывода заряжаемой батареи к зажиму Х1 зарядного устройства, а минусового - к зажиму Х2 срабатывает реле К1 и через замкнувшиеся контакты К 1.1 и К 1.2 управляющий электрод симистора VS2 и резистор R5 потечет ток, который подготовит симистор к открыванию. Если теперь включить зарядное устройство в сеть, симистор откроется и начнется зарядка батареи. В случае подключения батареи в обратной полярности сработает реле К2 и замкнувшимися контактами К2.1 и К2 2 инвертирует полярность зарядного напряжения. От случайных замыканий цепи нагрузки зарядное устройство защищают предохранители RJ1 и FU2. В обоих случаях даже кратковременное отключение любого из проводов, соединяющих батарею с устройством установит узел в исходное состояние, симистор VS2 закроется по последнему спаду до нуля полуволны напряжения с диодного моста VD1. 
Как только соединение батареи с устройством восстановится, узел вновь подключит нагрузку в правильной полярности. В автомате применено реле РП21 с обмоткой на постоянное напряжение 12 В. Оно надежно срабатывает уже при напряжении 8 В. Таким образом, зарядное устройство может работать с батареей, разряженной до напряжения не ниже 8 В, что удовлетворяет большинству практических случаев. Включать зарядное устройство в сеть лучше после подключения батареи и с переменным резистором R1, установленным в положение минимального зарядного тока. Подачу сетевого напряжения индицирует светодиод HL1. Затем резистором R1 устанавливают требуемый зарядный ток батареи по амперметру РА1. Трансформатор Т1 должен иметь мощность не менее 80 Вт. Напряжение вторичной обмотки может быть в пределах от 14 до 20 В при токе через нее не менее 5 А. Амперметр РА1 - любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Резистор R1 - СП-I. Его необходимо изолировать от корпуса и снабдить пластмассовой ручкой так как он будет находиться под напряжением сети При сборке зарядного устройства симистор VS2 и диодную сборку VD1 необходимо установить на теплоотводы в виде дюралюминиевой или медной пластины с площадью поверхности не менее 16 см2
Схема состоит из стабилизатора тока на транзисторе VT1, контрольного устройства на компараторе D1, тиристора VS1 для фиксации состояния и ключевого транзистора VT2, управляющего работой реле К1 
При включении автоматического зарядного устройства тумблером SA1 загорается светодиод HL2, и схема ожидает, подсоединения аккумулятора к клеммам Х1, Х2. При правильной полярности подключения аккумулятора небольшой ток, протекающий через диод VD7 и резисторы R14, R15 в базу VT2, будет достаточным, чтобы транзистор открылся и сработало реле К1. При включении реле транзистор VT1 начинает работать в режиме стабилизатора тока - в этом случае будет светиться светодиод HL1. Ток стабилизации задается номиналами резисторов в эмиттерной цепи VT1, а опорное напряжение для работы получено на светодиоде HL1 и диоде VD6 . Стабилизатор тока работает на одной полуволне сетевого напряжения. В течение второй полуволны диоды VD1, VD2 закрыты и аккумулятор разряжается через резистор R8. Номинал R8 выбран таким, чтобы ток разряда составлял 0,5 А. Экспериментально установлено, что оптимальным является режим заряда током 5 А, разряда - 0,5 А. Пока идет разряд, компаратор производит контроль напряжения на аккумуляторе, и при превышении значения 14,7 В (уровень устанавливается при настройке резистором R10) он включит тиристор. При этом начнут светиться светодиоды HL3 и HL2. Тиристор закорачивает базу транзистора VT2 через диод VD9 на общий провод, что приведет к выключению реле. Повторно реле не включится, пока не будет нажата кнопка СБРОС (SB1) или же не отключена на некоторое время вся схема (SA1). Для устойчивой работы компаратора D1 его питание стабилизировано стабилитроном VD5. Чтобы компаратор сравнивал напряжение на аккумуляторе с пороговым (установленным на входе 2) только в момент, когда производится разряд, пороговое напряжение цепью из диода VD3 и резистора R1 повышается на время заряда аккумулятора, что исключит его срабатывание. Когда происходит разряд аккумулятора, эта цепь в работе не участвует. При изготовлении конструкции транзистор VT1 устанавливается на радиатор площадью не менее 200 кв. см. Силовые цепи от клемм Х1, Х2 и трансформатора Т1 выполняются проводом с сечением не менее 0,75 кв. мм. В схеме применены конденсаторы С1 типа К50-24 на 63 В, С2 - К53-4А на 20 В, подстроечный резистор R10 типа СП5-2 (многооборотный), постоянные резисторы R2...R4 типа С5-16МВ, R8 типа ПЭВ-15, остальные - типа С2-23. Реле К1 подойдет любое, с рабочим напряжением 24 В и допустимым током через контакты 5 А; тумблеры SA1, SA2 типа Т1, кнопка SB1 типа КМ1-1 Следует отметить, что окончательную настройку тока стабилизатора лучше проводить на реальном аккумуляторе в установившемся режиме - когда транзистор VT1 прогрелся и эффект роста тока за счет изменения температуры переходов в транзисторе не наблюдается. На этом настройку схемы можно считать законченной
Метод базируется на восстановлении аккумуляторов "ассимметричным" током. При этом соотношение тока заряда и разряда выбрано 10:1 (оптимальный вариант). Этот режим позволяет с легкостью восстановить засульфатированные аккумуляторные батареи, но и осуществить профилактическую процедуру исправным АКБ.
Зарядно-разрядное устройство состоит из собственно зарядного устройства (ЗУ), обозначенного на схеме прямоугольником, и электронного узла управления. Питание узла управления осуществляется от аккумуляторной батареи. В качестве порогового элемента (компаратора), вырабатывающего сигнал при достижении напряжением на аккумуляторе значения свыше 14,2…14,5 В и при снижении до 10,5 В, используется интегральный таймер КР1006ВИ1 (микросхема DA1). Ток зарядки устанавливают в соответствии с инструкцией по эксплуатации аккумуляторной батареи, т.е. равным 1/10 или 1/20 емкости батареи. Если зарядка идет без контроля оператора, следует обеспечить ограничение колебаний зарядного тока при возможных колебаниях сетевого напряжения. 
Самый простой способ стабилизации тока — включение двух-трех параллельно соединенных автомобильных ламп мощностью 40… 50 Вт в разрыв одного из выходных проводов зарядного устройства. Такой же эффект может быть достигнут включением лампы напряжением 220 В и мощностью 200…300 Вт в разрыв одного из входных (сетевых) проводов ЗУ. Сопротивление вольфрамовой нити ламп накаливания возрастает с увеличением температуры, т.е. лампа обладает свойствами стабилизатора тока. Зарядный ток содержит дозированную разрядную составляющую, что благотворно сказывается на протекании электрохимических процессов в батарее. Разрядная составляющая тока протекает через резистор R 19 и транзистор VT3 и равна примерно 0,5 А. В процессе зарядки напряжение на полюсных выводах аккумулятора плавно увеличивается. Известно, что напряжение полностью заряженной батареи составляет 14,2…14,5 В. Измерение этого напряжения следует производить в отсутствие зарядного тока, поскольку импульсы зарядного тока в зависимости от степени разряженности аккумуляторной батареи увеличивают мгновенное значение напряжения на ее зажимах на 1…3 В по сравнению с режимом, когда ток зарядки не протекает. Для обеспечения такого режима измерения в устройстве использованы элементы U1, R4, VT2. В режиме зарядки транзистор VT2 открыт.
Напряжение на выходе ЗУ плавно меняется в иинтервале от 0 до 20 В. Зарядный ток достигает 10 А. Схему можно собрать в виде небольшой капсулы, особенно если использовать компоненты для поверхностного монтажа
Эта схема отлично поддойдет для зарядки почти всех свинцово-кислотных и гелиевых батарей с напряжением 12 вольт. Основа ее не очень часто встречающаяся, но зато мощная микросхема LM350. |
    
|
