Аккумуляторы в автомобилях используются в смешанном режиме эксплуатации: при заводке двигателя потребляется значительный стартовый ток, в поездке аккумулятор заряжается в буферном режиме небольшим током от генератора. При неисправной автоматике автомобиля ток зарядки может быть недостаточным или привести к перезаряду - при повышенных значениях. Кристаллизация пластин, повышенное напряжение заряда, преждевременный электролиз с обильным выделением сероводорода и недостаточная емкость в конце заряда сопровождают работу такого аккумулятора. Восстановить нормальную работу аккумулятора непосредственно от автомобильного генератора невыполнимо, для этого используются зарядные устройства.

Ток разряда аккумулятора в течении 10-ти часов всегда равен ёмкости аккумулятора. Если напряжение при разряде упало до 1.92 вольта на элемент, раньше чем за десять часов, то и ёмкость во столько меньше.

В некоторых автомобилях используется по два аккумулятора общим напряжением 24 вольта. Разные токи разряда, из-за того, что на первый аккумулятор подключена вся нагрузка с напряжением 12 вольт (телевизор, радио, магнитофон …), которая питается от аккумулятора на стоянке и в пути, а второй нагружается только во время пуска стартера и разогрева свечи в дизельном двигателе. Регулятор напряжения не во всех автомобилях автоматически отслеживает напряжение заряда аккумулятора в зимнее и летнее время, что приводит к недозаряду или перезаряду аккумулятора.

Необходимо восстанавливать аккумуляторы отдельным зарядным устройством с возможностью регулирования тока заряда и разряда на каждом аккумуляторе.

Такая потребность натолкнула на создание зарядно-разрядного устройства на два канала с раздельной регулировкой тока заряда и тока разряда, это очень удобно и позволяет подобрать оптимальные режимы восстановления пластин аккумулятора исходя из их технического состояния.

Использование циклического режима восстановления приводит к значительному снижению выхода газов сероводорода и кислорода из-за их полного использования в химической реакции, ускоренно восстанавливается внутреннее сопротивление и ёмкость до рабочего состояния, отсутствует перегрев корпуса и коробление пластин.
Ток разряда при зарядке ассиметричным током должен составлять не более 1/5 тока заряда.

В инструкциях заводов изготовителей перед зарядкой аккумулятора требуется произвести разрядку, то есть провести формовку пластин перед зарядом. Искать подходящую разрядную нагрузку нет необходимости, достаточно выполнить соответствующее переключение в устройстве.

Контрольную разрядку желательно проводить током в 0,05С от ёмкости аккумулятора в течении 20 часов, к примеру при ёмкости аккумулятора в 50 А/час, ток разряда устанавливается в 2,5 ампера.

Предложенная схема позволяет провести формовку пластин двух аккумуляторов одновременно с раздельной установкой разрядного и зарядного тока,

Характеристики устройства:
Напряжение сети - 220Вольт.
Вторичное напряжение 2 * 16 Вольт
Ток заряда 1-10 Ампер
Ток разряда 0,1-1 Ампер.
Форма тока заряда –однополупериодный выпрямитель.
Ёмкость аккумуляторов 10-100 А/час.
Напряжение аккумуляторов 3.6-12 Вольт.

Регуляторы тока представляют ключевые регуляторы на мощных полевых транзисторах VT1,VT2.

В цепях обратной связи установлены оптопары U1,U2, необходимые для защиты транзисторов от перегрузки. При больших токах заряда влияние конденсаторов C3,C4 минимальное и почти однополупериодный ток длительностью 5 мс с паузой в 5 мс ускоряет восстановление пластин аккумуляторов, за счёт паузы в цикле восстановления, не возникает перегрева пластин и электролиза, улучшается рекомбинация ионов электролита с полным использованием в химической реакции атомов водорода и кислорода.

Конденсаторы С2,С3 работая в режиме умножения напряжения, при переключении диодов VD1,VD2, создают дополнительный импульс для расплавления крупнокристаллической сульфатации и переводе окисла свинца в аморфный свинец.

Регуляторы тока обеих каналов R2, R5 питаются от параметрических стабилизаторов напряжения на стабилитронах VD3, VD4. Резисторы R7, R8 в цепях затворов полевых транзисторов VT1, VT2 ограничивают ток затвора до безопасной величины.

Транзисторы оптопар U1, U2 предназначены для шунтирования напряжения затвора полевых транзисторов при перегрузке зарядным или разрядным токами. Напряжение управления снимается с резисторов R13, R14 в цепях стока, через подстроечные резисторы R11, R12 и через ограничительные резисторы R9, R10 на светодиоды оптопар. При повышенном напряжении на резисторах R13, R14 транзисторы оптопар открываются и снижают напряжение управления на затворах полевых транзисторов, токи в цепи сток-исток понижаются.

Для визуального определения токов заряда или разряда, в цепях стока дополнительно установлены гальванические приборы – амперметры PA1, PA2 с внутренними шунтами на десять ампер.

Режим заряда устанавливается переключателями SA1, SA2 в верхнее положение, разряда в нижнее положение.

Аккумуляторы подключаются к зарядно-разрядному устройству многожильными проводами сечением 2,5- 4 мм в виниловой изоляции с зажимами типа «Крокодил».

Полевые транзисторы крепятся для охлаждения на отдельные радиаторы.
Силовой трансформатор T1 по мощности не критичен, в данном варианте используется трансформатор от старого лампового телевизора с перемоткой на два напряжения 16-18 вольт. Сечение провода выбрано не менее 4мм/кв.

Резисторы R13, R14 выполнены из отрезка провода из нихрома диаметром 1.8 мм длиной 10см, закреплённых на резисторе типа ПЭВ -50.

По возможности использовать силовые трансформаторы типа ТН59- ТН63,ТПП.
Светодиоды HL1, HL2 индицируют правильную полярность подсоединения аккумуляторов в зарядную цепь.

После подключения аккумулятора переключатель режима SA1или SA2 переводится в режим разряда. Регулятором тока, при включенной сети, устанавливается ток разряда в указанных выше пределах. После снижения тока разряда до нулевого значения через 6-10 часов переключатель режима переводится в верхнее положение – заряд, регулятором тока устанавливается рекомендуемое значение зарядного тока.

Через 6-10 часов заряда ток должен упасть до величины подзаряда.
Далее провести повторный разряд. При полной ёмкости 10-ти часового разряда (напряжение не ниже 1,9 Вольта на элемент), провести повторный 10-ти часовой заряд.
Хорошее состояние аккумулятора позволяет провести восстановление характеристик за один цикл.

Проводить зарядно-разрядный цикл аккумулятора рекомендуется даже при отличном его состоянии, легче кристаллизацию устранить в начале эксплуатации и не ждать когда она перейдёт в «застарелую» сульфатацию с ухудшением всех параметров аккумулятора.

Схема устройства собрана и закреплена с трансформатором и силовыми диодами внутри корпуса, на лицевой стороне установлены регуляторы тока, переключатели и светодиоды, предохранитель и силовой провод закреплены на задней стенке корпуса. Транзисторы установлены на мощные радиаторы 100*50*25. Вариант внешнего вида двухканального зарядно-разрядного устройства показан на фотографии. Формовку пластин по указанной технологии обязательно проводить после длительного хранения аккумулятора в складе (предпродажная подготовка), длительной эксплуатации или в режиме общего напряжения питания электрооборудования автомобиля - 24 Вольта.

Литература:
1. В.Коновалов. А.Разгильдеев. Восстановление аккумуляторов. Радиомир 2005 №3 с.7.
2. В.Коновалов. А.Вантеев. Технология гальванопластики. Радиолюбитель №9.2008.
3. В.Коновалов. Пульсирующее зарядно-восстановительное устройство Радиолюбитель № 5 /2007г. стр.30.
4. В.Коновалов. Ключевое зарядное устройство. Радиомир №9/2007 с.13.
5. Д.А.Хрусталёв. Аккумуляторы.г. Москва. Изумруд.2003 г.
6. В.Коновалов. «Измерение R-вн АБ».«Радиомир» №8 2004 г. стр.14.
7. В.Коновалов. «Эффект памяти снимает вольтдобавка.» «Радиомир» №10.2005 г. стр. 13.
8. В.Коновалов. «Зарядно –восстановительное устройство для NI-Cd аккумуляторов.». «Радио» №3 2006 г. стр.53
9. В.Коновалов. «Регенератор АКБ». Радиомир 6/2008 стр14.
10. В.Коновалов. «Импульсная диагностика аккумулятора». Радиомир №7 2008г. стр.15.
11. В.Коновалов. «Диагностика аккумулятора сотовых телефонов». Радиомир 3/2009 11стр.
12. В.Коновалов. «Восстановление аккумуляторов переменным током» Радиолюбитель 07/2007 стр 42.

Список радиоэлементов

В статье описано зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов , позволяющее устанавливать зарядный ток до 10 А и автоматически отключать зарядку аккумулятора при достижении установленного напряжения на нем. В статье приведены принципиальные схемы, рисунки монтажа деталей, печатной платы, конструкции устройства и дана ме тодика его наладки.

Большинство зарядных устройств позволяет устанавливать только требуемый ток заряда. В простых устройствах этот ток поддерживается в ручном режиме, а в части устройств он поддерживается автоматически стабилизаторами тока. При использовании таких устройств необходимо следить за процессом зарядки аккумулятора до предельно допустимого напряжения, что требует соответствующего времени и внимания. Дело в том, что перезаряд аккумулятора приводит к кипению электролита, что сокращает срок его эксплуатации. Предлагаемое зарядное устройство позволяет устанавливать ток заряда и автоматически отключать его при достижении установленной величины напряжения

Зарядное устройство построено на базе промышленного выпрямителя типа ВСА-6К (можно использовать любой выпрямитель подходящей мощности), преобразующего переменное напряжение 220 В в фиксированные постоянные напряжения 12 В и 24 В, которые переключаются пакетным переключателем. Выпрямитель рассчитан на ток в нагрузке до 24 А и не содержит сглаживающего фильтра. Для заряда аккумуляторных батарей выпрямитель дополнен электронной схемой управления, позволяющей устанавливать необходимый ток заряда и величину номинального напряжения отключения зарядного устройства от аккумуляторной батареи при достижении полной зарядки.

Зарядное устройство, в основном, предназначено для зарядки автомобильных аккумуляторов напряжением 12 В и зарядным током до 10 А, а также может использоваться для других целей. Для зарядки указанных аккумуляторов используется выпрямленное напряжение 24 В, а для аккумуляторов напряжением 6 В - напряжение 12 В. Сглаживающий фильтр к выходу выпрямителя подключать нельзя, т. к, тиристор может закрываться только при достижении напряжения ноля, а открываться в нужный момент схемой управления.

Рис.1 Схема силовой части зарядного устройства

Принципиальная схема подключения выпрямителя ВСА-6К к плате электронной схемы управления и к внешним элементам приведена на рис.1. Выводы зарядного устройства для подключения аккумуляторной батареи соединены со штатными клеммами лицевой панели выпрямителя ХЗ и Х4. Для использования фиксированных постоянных напряжений 12 В или 24 В при использовании устройства в других целях штатные выводы выпрямителя подключены к винтовым клеммам XI и Х2, расположенным на изоляционной планке рядом с предохранителем FU2, которые закрыты съемной крышкой правой боковой стенки аппарата .

Вольтметр выпрямителя соединен с клеммами подключения аккумуляторной батареи. Амперметр остается включенным в общую цепь «+» и измеряет как ток заряда аккумулятора, так и ток нагрузки, подключаемой к клеммам X1 и Х2. Напряжение на схему управления подается только при подключенной аккумуляторной батарее.

Поступающие в продажу аккумуляторные батареи, обычно, заряженные и залитые электролитом или сухозаряженные без электролита. Они требуют только до-зарядки до номинальной емкости. Эксплуатируемые автомобильные аккумуляторы также требуют дозарядки после техобслуживания или длительного простоя. Если случится необходимость формовать и заряжать аккумулятор с «нуля», то первоначально его необходимо подзарядить от источника с фиксированным напряжением 12 В через реостат, которым выставляется требуемый зарядный ток. После достижения напряжения на аккумуляторе порядка 10 В дальнейшие операции можно производить, подключив его к клеммам ХЗ, Х4.

Для последующего описания работы зарядного устройства следует кратко напомнить, что кислотные аккумуляторные батареи, которые используются в легковых автомобилях, содержат шесть банок. При достижении напряжения на банке 2,4 В начинается газовыделение взрывоопасной кислородно-водородной смеси, что свидетельствует о полной зарядке батареи. Газовыделение разрушает активную массу, содержащуюся в свинцовых аккумуляторных пластинах, поэтому для обеспечения максимального срока службы аккумулятора напряжение на каждом его элементе в среднем не должно превышать 2,3 В, учитывая также то, что внутренние сопротивления элементов и напряжения на них могут несколько отличаться друг от друга. В итоге это соответствует максимальному напряжению батареи 13,8 В, при котором зарядное устройство должно автоматически отключиться.

Работа устройства

Принципиальная схема управления приведена на рис.2, монтаж деталей показан на рис.З, а печатная плата - на рис.4. Схема управления состоит из усилителя постоянного напряжения на транзисторах VT1, VT2 , VT3 и схемы с аналогом однопереходного транзистора на VT4 и VT5, которая управляет тиристором VS1 для установки необходимого зарядного тока. Применение аналога вместо обычного однопереходного транзистора (например, КТ117А-Г) выгодно тем, что выбором транзисторов и резисторов R9 - R1 1 можно подбирать необходимые его характеристики.

При напряжении на аккумуляторе меньше 13,8 В транзистор VT3 закрыт, а VT2 и VT1 открыты. На вывод 6 платы управления поступают положительные полуволны напряжения с диодного моста выпрямителя, которые накладываются на постоянное напряжение аккумулятора и через открытый VT1, VD1, R8 подаются на тиристорный регулятор тока.

Рис.2 Схема управления

Он работает следующим образом: напряжение с R8 поступает на базу VT4 и через регулятор установки зарядного тока R12 на конденсатор С1.

В начальный момент VT4 и VT5 закрыты. При заряде С1 до напряжения срабатывания аналога однопереходного транзистора с эмиттера VT5 подается импульс на управляющий электрод тиристора, который открывается и замыкает цепь заряда аккумулятора. При этом С1 быстро разряжается через низкое сопротивление открытого аналога однопереходного транзистора. При поступлении следующего импульса процесс повторяется. Чем меньше величина сопротивления R12 (рис.1), тем быстрее заряжается С1 и открывается VS1, в результате чего он дольше находится в открытом состоянии, и тем больше зарядный ток. Свечение VD1 сигнализирует о зарядке аккумулятора.

При достижении напряжения на аккумуляторе 13,8 В, что соответствует его полной зарядке, транзистор VT3 открывается, а VT2 и VT1 закрываются, напряжение на схеме управления тиристором исчезает, заряд аккумулятора прекращается и гаснет светодиод VD1.

Наладка устройства

Наладка зарядного устройства выполняется при открытой его лицевой панели и заключается в установке напряжения отключения зарядного тока. Для этого необходимо вольтметр класса точности не хуже 1,5 подключить к аккумулятору, убедиться в наличии на нем напряжения не менее 10,8 В (разряд кислотного аккумулятора напряжением 12 В до напряжения ниже 10,8 В не допускается), установить зарядный ток (величиной 0,1 емкости аккумулятора), а движок подстроечного резистора R5 установить в среднее положение и начать зарядку. Если зарядное устройство отключилось при напряжении на аккумуляторе меньше 13,8 В, то движок резистора R5 необходимо повернуть на некоторый угол против часовой стрелки до зажигания светодиода и продолжить зарядку до 13,8 В, а если устройство не отключилось при этом напряжении - повернуть движок по часовой стрелке до отключения устройства. При этом светодиод должен погаснуть. На этом наладка схемы заканчивается и лицевая панель устанавливается на свое место. Для дальнейшей эксплуатации зарядного устройства необходимо заметить, какое положение стрелки штатного вольтметра соответствует напряжению 13,8 В, чтобы не пользоваться дополнительным вольтметром.

Рис.З

Рис.4

Рис.5

Конструктивно плата управления, тиристор с охладителем, светодиод VD1 и переменный резистор R12 установки зарядного тока закреплены на внутренней стороне лицевой панели (рис.5) Радиатор тиристора закреплен на панели с применением двух текстолитовых полосок. К одной он прикреплен двумя винтами М3 с потайной головкой, а другая служит изоляционной прокладкой. Плата управления закреплена дополнительной гайкой на выводе амперметра, который не должен касаться ее печатных дорожек.

В заключение следует отметить, что данное устройство может обеспечить зарядный ток до 24 А при установке более мощного тиристора и предохранителя FU2 на ток 25 А.

Анатолий Журенков

Литература

1. С. Елкин Применение тринисторных регуляторов с фазоимпульсным управлением // Радиоамматор. - 1998.-№9.-С.37-38.

2. В. Воевода Простое тринисторное зарядное устройство // Радио. - 2001. - № 11. - С.35.

А. Коробков

Дополнив имеющееся в вашем распоряжении зарядное устройство для автомобильной аккумуляторной батареи предлагаемым автоматом, можете быть спокойны за режим зарядки батареи - как только напряжение на ее выводах достигнет (14,5±0,2)В, зарядка прекратится. При снижении напряжения до 12,8...13 В зарядка возобновится.

Приставка может быть выполнена в виде отдельного блока либо, встроена в зарядное устройство. В любом случае необходимым условием для ее работы будет наличие пульсирующего напряжения на выходе зарядного устройства. Такое напряжение получается, скажем, при установке в устройстве двухполупериодного выпрямителя без сглаживающего конденсатора.

Схема приставки-автомата приведена на рис. 1.

Она состоит из тринистора VS1, узла управления тринистором А1, выключателя автомата SА1 и двух цепей индикации - на светодиодах НL1 и НL2. Первая цепь индицирует режим зарядки, вторая - контролирует надежность подключения аккумуляторной батареи к зажимам приставки-автомата. Если в зарядном устройстве есть стрелочный индикатор - амперметр, первая цепь индикации не обязательна.

Узел управления содержит триггер на транзисторах VТ2, VТ3 и усилитель тока на транзисторе VT1. База транзистора VТЗ подключена к движку подстроечного резистора R9, которым устанавливают порог переключения триггера, т. е. напряжение включения зарядного тока. «Гистерезис» переключения (разность между верхним и нижним порогами переключения) зависит в основном от резистора R7 и при указанном на схеме сопротивлении его составляет около 1,5 В.

Триггер подключен к проводникам, соединенным с выводами аккумуляторной батареи, и переключается в зависимости от напряжения на них.

Транзистор VT1 подключен базовой цепью к триггеру и работает в режиме электронного ключа. Коллекторная же цепь транзистора соединена через резисторы R2, R3 и участок управляющий электрод - катод тринистора с минусовым выводом зарядного устройства. Таким образом, базовая и коллекторная цепи транзистора VT1 питаются от разных источников: базовая - от аккумуляторной батареи, а коллекторная - от зарядного устройства.

Тринистор VS1 выполняет роль коммутирующего элемента. Использование его вместо контактов электромагнитного реле, которое иногда применяют в этих случаях, обеспечивает большое число включений - выключений зарядного тока, необходимых для подзарядки аккумуляторной батареи во время длительного хранения.

Как видно из схемы, тринистор подключен катодом к минусовому проводу зарядного устройства, а анодом - к минусовому выводу аккумуляторной батареи. При таком варианте упрощается управление тринистором: при возрастании мгновенного значения пульсирующего напряжения на выходе зарядного устройства через управляющий электрод,тринистора сразу начинает протекать ток (если, конечно, открыт транзистор VТ1). А когда на аноде тринистора появится положительное (относительно катода) напряжение, тринистор окажется надежно открытым. Кроме того, подобное включение выгодно тем, что тринистор можно крепить непосредственно к металлическому корпусу приставки-автомата или корпусу зарядного устройства (в случае размещения приставки внутри его) как к теплоотводу.

Выключателем SА1 можно отключить приставку, поставив его в положение «Ручн.». Тогда контакты выключателя будут замкнуты, и через резистор R2 управляющий электрод тринистора окажется подключенным непосредственно к выводам зарядного устройства. Такой режим нужен, например, для быстрой зарядки аккумулятора перед установкой его на автомобиль.

Транзистор VT1 может быть указанной на схеме серии с буквенными индексами А - Г; VТ2 и VТ3 - КТ603А - КТ603Г; диод VD1 -любой из серий Д219, Д220 либо другой кремниевый; стабилитрон VD2 - Д814А, Д814Б, Д808, Д809; тринистор - серии КУ202 с буквенными индексами Г, Е, И, Л, Н, а также Д238Г, Д238Е; светодиоды - любые из серий АЛ102, АЛ307 (ограничительными резисторами R1 и R11 устанавливают нужный прямой ток используемых светодиодов).

Постоянные резисторы - МЛТ-2 (R2), МЛТ-1 (R6), МЛТ-0,5 (R1, R3, R8, R11), МЛТ-0,25 (остальные). Подстроечный резистор R9 - СП5-16Б, но подойдет другой, сопротивлением 330 Ом...1,5 кОм. Если сопротивление резистора больше указанного на схеме, параллельно его выводам подключают постоянный резистор такого сопротивления, чтобы общее сопротивление составило 330 Ом.

Детали узла управления монтируют на плате (рис. 2)

Из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.

Подстроечный резистор укрепляют в отверстии диаметром 5,2 мм так, чтобы его ось выступала со стороны печати.

Плату укрепляют внутри корпуса подходящих габаритов либо, как было сказано выше, внутри корпуса зарядного устройства, но обязательно возможно дальше от нагревающихся деталей (выпрямительных диодов, трансформатора, тринистора). В любом случае напротив оси подстроечного резистора в стенке корпуса сверлят отверстие. На лицевой стенке корпуса укрепляют светодиоды и выключатель SА1.

Для установки тринистора можно изготовить теплоотвод общей площадью около 200 см2. Подойдет, например, пластина дюралюминия толщиной 3 мм и размерами 100X100 мм. Теплоотвод прикрепляют к одной из стенок корпуса (скажем, задней) на расстоянии около 10 мм - для обеспечения конвекции воздуха. Допустимо прикрепить теплоотвод и к наружной стороне стенки, вырезав в корпусе отверстие под тринистор.

Перед креплением узла управления его нужно проверить и определить положение движка подстроечного резистора. К точкам 1, 2 платы подключают выпрямитель постоянного тока с регулируемым выходным напряжением до 15 В, а цепь индикации (резистор R1 и светодиод НL1) -к точкам 2 и 5. Движок подстроечного резистора устанавливают в нижнее по схеме положение и подают на узел управления напряжение около 13 В. Светодиод должен гореть. Перемещением движка подстроечного резистора вверх по схеме добиваются погасания светодиода. Плавно увеличивая напряжение питания узла управления до 15 В и уменьшая до 12 В, добиваются подстроечным резистором, чтобы светодиод зажигался при напряжении 12,8... 13 В и погасал при 14,2..14,7 В.

Зарядное устройство.

В сборнике «В помощь радиолюбителю» № 87 было помещено описание автоматического зарядного устройства К. Кузьмина, которое в условиях хранения аккумулятора в зимнее время позволяет автоматически включать его на зарядку при снижении напряжения и также автоматически выключать зарядку при достижении напряжения, соответствующего полностью заряженному аккумулятору. Недостатком этой схемы является ее относительная сложность, так как управление включением и выключением зарядки осуществляется двумя раздельными узлами. На рис. 1 приведена электрическая принципиальная схема зарядного устройства, свободная от этого недостатка: указанные функции осуществляются одним узлом.

Схема обеспечивает два режима работы - ручной и автоматический.

В ручном режиме работы тумблер SА1 находится во включенном -состоянии. После включения тумблера Q1 напряжение сети поступает на первичную обмотку трансформатора Т1 и загорается индикаторная лампочка HL1. Переключателем SА2 устанавливается необходимый ток зарядки, который контролируется амперметром РА1. Напряжение контролируется вольтметром РU1. Работа схемы автоматики на процесс зарядки в ручном режиме не влияет.

В автоматическом режиме тумблер SА1 разомкнут. Если напряжение аккумуляторной батареи меньше 14,5 В, напряжение на выводах стабилитрона VD5 получается меньше, чем необходимо для его отпирания, и транзисторы VТ1, VТ2 заперты. Реле К1 обесточено и его контакты К1.1 и К1.2 замкнуты. Первичная обмотка трансформатора Т1 подключена к сети через контакты реле К 1.1. Контакты реле К 1.2 замыкают переменный резистор R3. Происходит зарядка аккумуляторной батареи. При достижении напряжения на аккумуляторе 14,5 В стабилитрон VD5 начинает проводить ток, что приводит к отпиранию транзистора VТ1, а следовательно, и транзистора VТ2. Срабатывает реле и контактами К1.1 выключает питание выпрямителя. Благодаря размыканию контактов К1.2 в цепь делителя напряжения включается дополнительный резистор R3. Это приводит к увеличению напряжения на стабилитроне, который теперь остается в проводящем состоянии даже после того, как напряжение на аккумуляторной батарее окажется меньше 14,5 В. Зарядка аккумулятора прекращается и наступает режим хранения, в процессе которого происходит медленный саморазряд. В этом режиме схема автоматики получает питание от аккумуляторной батареи. Стабилитрон VD5 перестанет пропускать ток только после того, как напряжение аккумуляторной батареи понизится до 12,9 В. Тогда вновь запрутся транзисторы VТ1 и VТ2, реле обесточится и контактами К1.1 включит питание выпрямителя. Вновь начнется зарядка аккумулятора. Контакты К1.2 также замкнутся, напряжение на стабилитроне дополнительно понизится, и он начнет пропускать ток только после того, как напряжение на аккумуляторе увеличится до 14,5 В, то еcть когда аккумулятор будет полностью заряжен.

Настройка узла автоматики зарядного устройства производится следующим образом. Соединитель ХР1 к сети не подключается. К соединителю ХР2 вместо аккумуляторной батареи присоединяется стабилизированный источник постоянного тока с регулируемым выходным напряжением, которое устанавливается по вольтметру, равным 14,5 В. Движок переменного резистора R3 устанавливается в нижнее по схеме положение, а движок переменного резистора R4 - верхнее по схеме положение. При этом транзисторы должны быть заперты, а реле обесточено. Медленно вращая ось переменного резистора R4, нужно добиться срабатывания реле. Затем на клеммах соединителя Х2 устанавливается напряжение 12,9 В и медленным вращением оси переменного резистора R3 нужно добиться отпускания реле. В связи с тем что при отпускании реле резистор R3 замыкается контактами К1.2, эти регулировки оказываются независимыми одна от другой. Сопротивления резисторов делителя напряжения R2-R5 рассчитаны таким образом, что срабатывание и отпускание реле должны происходить соответственно при напряжениях 14,5 и 12,9 В в средних положениях переменных резисторов R3 и R4. Если необходимы другие значения напряжений срабатывания и отпускания реле, а пределов регулировки переменными резисторами окажется недостаточно, придется подобрать сопротивления постоянных резисторов R2 и R5.

В зарядном устройстве может быть применен такой же сетевой трансформатор, как и в устройстве К. Казьмина, но без обмотки III. Реле - любого типа с двумя группами размыкающих или переключающих контактов, надежно работающее при напряжении 12 В. Можно, например, использовать реле РСМ-3 паспорт РФ4.500.035П1 или РЭС6 паспорт РФ0.452.125Д.

Электронный сигнализатор зарядки аккумуляторной батареи.

Чтобы продлить срок эксплуатации автомобильной аккумуляторной батареи, необходим эффективный контроль за режимом ее зарядки. Описываемое устройство сигнализирует водителю, когда напряжение на аккумуляторной батарее повышено и когда оно понижено, а генератор не работает. В случае повышенного потребления тока в бортовой сети при малой частоте вращения ротора генератора сигнализатор не срабатывает.

При разработке устройства ставилась цель разместить его в корпусе имеющегося в автомобиле сигнального реле РС702, что обусловило особенности конструкции сигнализатора и типы примененных транзисторов.

Принципиальная схема электронного сигнализатора вместе с цепями связи его с элементами бортовой сети приведена на рис. 1.

На транзисторах VT2, VT3 выполнен триггер Шмитта, на VT1 -узел запрета его срабатывания. В коллекторную цепь транзистора VT3 включена индикаторная лампа HL1, размещенная на приборном щитке. В горячем состоянии нить накала имеет сопротивление около 59 Ом. Сопротивление холодной нити в 7... 10 раз ниже. В связи с этим vтранзистор VT3 должен выдерживать бросок тока в коллекторной цепи до 2,5 А. Этому требованию удовлетворяет транзистор КТ814.

Аналогичные транзисторы используются и в качестве VT1 и VT2. Но здесь причиной их выбора послужило стремление получить малые геометрические размеры устройства - три транзистора устанавливают один под другим и закрепляют общим винтом с гайкой.

Напряжение бортовой сети за вычетом напряжения на стабилитроне VD2 через делитель R5R6 подается на базу транзистора VT2. Если оно выше 13,5 В, триггер Шмитта переключается в состояние, при котором выходной транзистор VT3 закрыт и лампа HL1 не горит.

База транзистора VT2 через стабилитрон VD1 и делитель R1R2 соединена также со средней точкой обмотки генератора. При исправном генераторе в ней относительно его плюсового вывода создается пульсирующее напряжение с амплитудой, равной половине генерируемого напряжения. Поэтому, если даже из-за большой токовой нагрузки в бортовой сети напряжение упадет ниже 13,5 В, ток с делителя R1R2 поступает в базу транзистора VT2 и не разрешает горение лампы. Чтобы исключить запрещение на включение сигнализации, когда отсутствует ток в обмотке возбуждения генератора, используется цепь, состоящая из делителя R1R2 и стабилитрона VD1. Она предотвращает попадание тока утечки через выпрямительные диоды генератора (в худшем случае до 10 мА) в базу транзистора VT2.

Напряжение бортовой сети за вычетом напряжения на стабилитроне VD2 через делитель R3R4 подается также на базу транзистора VT1, участок коллектор - эмиттер которого шунтирует базовую цепь транзистора VT2. При напряжении сети выше 15 В транзистор VT1 переходит в режим насыщения. При этом триггер Шмитта переключается в состояние, при котором транзистор VT3 открыт и, следовательно, зажигается лампа HL1.

Таким образом, лампа красного света на приборном щитке загорается, когда отсутствует ток зарядки и напряжение сети ниже 13,5 В, а также когда оно выше 15 В.

При использовании в автомобиле электронного регулятора напряжения, не имеющего отдельного провода к клемме аккумуляторной батареи, из-за падения напряжения (около 0,1...0,2 В) в цепи до входной клеммы регулятора (чаще всего в режиме холостого хода) при выключенных потребителях тока наблюдается кратковременное периодическое пропадание зарядного тока от генератора. Длительность и период такого эффекта обусловлены временем спадания напряжения на аккумуляторной батарее на 0,1...0,2 В и временем повышения его на то же значение и составляют, в зависимости от состояния аккумуляторной батареи, около 0,3...0,6 с и 1...3 с соответственно. При этом с таким же тактом срабатывает сигнальное реле РС702, зажигая лампу. Такой эффект нежелателен. Описываемый электронный сигнализатор исключает его, так как при кратковременных пропаданиях зарядного тока напряжение в бортовой сети не достигает нижнего порога 13,5 В.

Электронный сигнализатор выполнен на базе имеющегося в автомобиле сигнального реле РС702. Само реле с гетинаксовой платы удалено (после ликвидации заклепки). Кроме того, удалены заклепка с контактного лепестка «87» и Г-образная стойка у его основания.

Элементы сигнализатора монтируют на печатной плате (рис. 2)

Из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. Транзисторы VT1-VT3 размещены по оси центрального отверстия платы: VT3 со стороны печатного монтажа коллекторной пластиной от платы, а VT2, VT1 (в указанном порядке) - с противоположной стороны платы коллекторными пластинами в сторону платы. Перед пайкой все три транзистора нужно стянуть винтом МЗ с гайкой. Их выводы соединяют с точками плиты полуженными медными проводниками, впаянными и нужные отверстии платы. Резисторы R3 и R5 припаивают не к токопроподящим дорожкам, а к штырям из провода. Это облегчает их замену при налаживании устройства. Элементы VD1 и VD2 устанавливают вертикально жестким выводом к плате. Так же вертикально расположен конденсатор С1, помещенный в хлорвиниловую трубку по диаметру конденсатора.

В сигнализаторе следует применять резисторы (кроме R8)-ОМЛТ (МЛТ) с номиналами и мощностью рассеивания, указанными на схеме. Допуск по номиналам ±10 %. Резистор R8 изготавливают из высокоомного провода, намотанного (1-2 витка) на резистор МЛТ-0,5. Конденсатор C1 - К50-12. Транзисторы VT1 - VT3 -любые из серии КТ814 или КТ816. Элемент VD1 - стабилитрон Д814 с любым буквенным индексом, VD2 - Д814Б или Д814В.

После окончания монтажа печатной платы электронный сигнализатор собирают в такой последовательности:
снимают гайку и винт, стягивающие транзисторы;
в сквозные отверстия транзисторов VT1, VT2 помещают хлорвиниловую трубку диаметром 3 мм;
в освободившуюся от реле РС702 плату вставляют лепестки (выводы) «30/51» (в центре) и «87»; последний закрепляют винтом М3 (головкой со стороны вывода) с гайкой высотой 3 мм;
винт М2,7 длиной 15...20 мм пропускают через отверстие в плате от реле РС702 (со стороны вывода «30/51»), затем насаживают на концы винтов смонтированную плату с транзисторами;
обеспечивают контакт вывода «30/51» с коллекторной пластиной транзистора VT3 (путем ее плотного прилегания к плоской части вывода);
проверяют наличие соединения вывода «87» с печатной платой через гайку с винтом;
короткие штырьки выводов «85» и «86» подгибают так, чтобы они вошли в предназначенные для них отверстия на печатной плате;
с помощью гаек М2,7 и МЗ с шайбами скрепляют обе платы;
припаивают штырьки выводов «85» и «86» к токопроводящим дорожкам.

При налаживании сигнализатора требуются блок питания с регулируемым напряжением от 12 до 16 В и лампа мощностью 3 Вт на 12 В.

Сначала при отключенном, резисторе R5 подбирают резистор R3. Необходимо добиться, чтобы при увеличении напряжения лампа загоралась в момент достижения 14,5... 15 В. Затем подбирают резистор R5 так, чтобы лампа зажигалась, когда напряжение снижается до 13,2...13,5 В.

Налаженный сигнализатор устанавливают на место реле РС702, при этом вывод «86» соединяют с «массой» автомобиля коротким проводом под винт крепления самого сигнализатора. К остальным выводам подключают провода электрооборудования, как это предусмотрено штатной схемой автомобиля с реле РС702, т. е. к выводу «85» - провод от средней точки генератора (желтый), к «30/51» - провод от лампы индикации (черный), к «87» - провод «±12 В» (оранжевый).

Испытания сигнализатора показали следующий результат. При коротком замыкании регулятора свечение лампы наблюдается при повышении частоты вращения генератора и зависит от нее. При изъятии предохранителя в цепи регулятора лампа загорается примерно через минуту независимо от частоты вращения. Этой информации достаточно, чтобы установить причину и вид неисправности системы генератор - регулятор напряжения.

При включении зажигания через час и более после остановки двигателя индикация работает, как и с релейным сигнализатором. Если же оно включается через незначительное время (менее 5 мин), лампа - сигнализатор зарядки не зажигается, но при пуске двигателя стартером вспыхивает и гаснет, свидетельствуя об исправности сигнализатора.

Установка описанного регулятора вместо штатного РС702 в автомобилях «Жигули» (ВАЗ-2101, ВАЗ-2102, ВАЗ-2103, ВАЗ-2106 и др.) позволит однозначно предупредить водителя о всех отклонениях в режиме работы аккумуляторной батареи и сохранить ее от губительной перезарядки.
[email protected]

При нормальных условиях эксплуатации, электрическая система автомобиля самодостаточна. Речь идет об энергоснабжении – связка из генератора, регулятора напряжения, и аккумуляторной батареи, работает синхронно и обеспечивает бесперебойное питание всех систем.

Это в теории. На практике, владельцы автомобилей вносят поправки в эту стройную систему. Или же оборудование отказывается работать в соответствии с установленными параметрами.

Например:

1. Эксплуатация аккумуляторной батареи, которая исчерпала свой ресурс. Элемент питания «не держит» заряд
2. Нерегулярные поездки. Длительный простой автомобиля (особенно в период «зимней спячки») приводит к саморазряду АКБ
3. Автомобиль используется в режиме коротких поездок, с частым глушением и запуском мотора. АКБ просто не успевает подзарядиться
4. Подключение дополнительного оборудования увеличивает нагрузку на АКБ. Зачастую приводит к повышенному току саморазряда при выключенном двигателе
5. Экстремально низкая температура ускоряет саморазряд
6. Неисправная топливная система приводит к повышенной нагрузке: автомобиль заводится не сразу, приходится долго крутить стартер
7. Неисправный генератор или регулятор напряжения не позволяет нормально заряжать аккумулятор. К этой проблеме относятся изношенные силовые провода и плохой контакт в цепи заряда
8. И наконец, вы забыли выключить головной свет, габариты или музыку в автомобиле. Для полного разряда аккумулятора за одну ночь в гараже, иногда достаточно неплотно закрыть дверь. Освещение салона потребляет достаточно много энергии.

Любая из перечисленных причин приводит к неприятной ситуации: вам надо ехать, а батарея не в силах провернуть стартер. Проблема решается внешней подпиткой : то есть, зарядным устройством.

Во вкладке четыре проверенных и надежных схем зарядных устройств для автомобиля от простой до самой сложной. Выбирай любую и она будет работать.

Простая схема зарядного устройства на 12В.

Зарядное устройство с регулировкой тока зарядки.

Регулировка от 0 до 10А осуществляется изменением задержки открывания тринистора.

Схема зарядного устройства для аккумулятора с самоотключением после зарядки.

Для заряда аккумуляторов емкостью 45 ампер.

Схема умного зарядного устройства, которое предупредит о не правильном подключении.

Его совершенно несложно собрать своими руками. Пример зарядного устройства сделанного из бесперебойника.

Кому некогда «заморачиваться» со всеми нюансами зарядки автомобильного аккумулятора, следить за током зарядки, вовремя отключить, чтоб не перезарядить и т.д., можно порекомендовать простую схему зарядки автомобильного АКБ с автоматическим отключением при полной зарядке аккумулятора. В этой схеме используется один не мощный транзистор для определения напряжения на аккумуляторе.

Схема простого автоматического зарядного устройства автомобильного аккумулятора

Список необходимых деталей:

• R1 = 4,7 кОм;
• Р1 = 10K подстроечный;
• T1 = BC547B, КТ815, КТ817;
• Реле = 12В, 400 Ом, (можно автомобильное, например: 90.3747);
• TR1 = напряжение вторичной обмотки 13,5-14,5 В, ток 1/10 от емкости АКБ (например: АКБ 60А/ч — ток 6А);
• Диодный мост D1-D4 = на ток равный номинальному току трансформатора = не менее 6А (например Д242, КД213, КД2997, КД2999 …), установленные на радиаторе;
• Диоды D1(параллельно реле), D5,6 = 1N4007, КД105, КД522…;
• C1 = 100uF/25V.
• R2, R3 — 3 кОм
• HL1 — АЛ307Г
• HL2 — АЛ307Б

В схеме отсутствует индикатор зарядки, контроля тока (амперметр) и ограничение зарядного тока. При желании можно поставить на выход амперметр в разрыв любого из проводов. Светодиоды (HL1 и HL2) с ограничительными сопротивлениями (R2 и R3 — 1 кОм) или лампочки параллельно С1 «сеть», а к свободному контакту RL1 «конец заряда».

Изменённая схема

Ток, равный 1/10 от ёмкости АКБ подбирается количеством витков вторичной обмотки трансформатора. При намотке вторички трансформатора необходимо сделать несколько отводков для подбора оптимального варианта зарядного тока.

Заряд автомобильного (12-ти вольтового) аккумулятора считается законченным, когда напряжение на его клеммах достигнет 14,4 вольт.

Порог отключения (14,4 вольт) устанавливается подстроечным резистором Р1 при подключенном и полностью заряженном аккумуляторе.

При зарядке разряженного аккумулятора напряжение на нём будет около 13В, в процессе зарядки ток будет падать, а напряжение возрастать. Когда напряжение на аккумуляторе достигнет 14,4 вольт, транзистор Т1 отключит реле RL1 цепь заряда будет разорвана и АКБ отключится от зарядного напряжения с диодов D1-4.

При снижении напряжения до 11,4 вольт, зарядка снова возобновляется, такой гистерезис обеспечивают диоды D5-6 в эмиттере транзистора. Порог срабатывания схемы становится 10 + 1,4 = 11,4 вольт, которые могут быть рассмотрены как для автоматического перезапуска процесса зарядки.

Такое самодельное простое автоматическое автомобильное зарядное устройство поможет Вам проконтролировать процесс зарядки, не проследить окончание зарядки и не перезарядить свой аккумулятор!

Использованы материалы сайта:homemade-circuits.com

Другой вариант схемы зарядного устройства для 12-ти вольтового автомобильного аккумулятора с автоматическим отключением по окончании зарядки

Схема немного сложнее предыдущей, но с более чётким срабатыванием.

Таблица напряжений и процент разряженности АКБ, не подключенных к зарядному устройству

П О П У Л Я Р Н О Е:

В последние годы электронные приборы находят все большее применение в автомобильном транспорте, в том числе и приборы электронного зажигания. Прогресс автомобильных карбюраторных двигателей неразрывно связан с их дальнейшим совершенствованием. Кроме того, сейчас к приборам зажигания предъявляются новые требования, направленные на радикальное повышение надежности, обеспечение топливной экономичности и экологической чистоты двигателя.

Мощный лабораторный блок питания с MOSFET транзистором на выходе своими руками

В предыдущей статье мы рассматривали