Evasamara.ru

Авто журнал
208 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Интеллектуальное зарядное устройство своими руками

Простые схемы для зарядки самых разных аккумуляторов

Первые 2 схемы работают в линейном режиме, а линейный режим в первую очередь означает сильный нагрев. Но зарядное устройство вещь стационарная, а не портативная, чтобы КПД было решающим фактором, так что единственный минус представленных схем – это то, что они нуждаются в больших радиатор охлаждения, а в остальном все хорошо. Такие схемы всегда применялись и будут применяться, так как имеют неоспоримые плюсы: простота, низкая себестоимость, не «гадят» в сеть (как в случае импульсных схем) и высокая повторяемость.

Рассмотрим первую схему:


Дело в том, что даже без резистора максимальный ток на выходе микросхемы будет ограничен до указанного значения, резистор тут в большей степени для страховки, а его сопротивление снижено для минимизации потерь. Чем больше сопротивление, тем больше на нем будет падать напряжение, а это приведет к сильному нагреву резистора.

Микросхему обязательно устанавливают на массивный радиатор, на вход подается не стабилизированное напряжение до 30-35В, это чуть меньше максимально допустимого входного напряжения для микросхемы lm317. Нужно помнить, что микросхема lm317 может рассеять максимум 15-20Вт мощности, обязательно учитывайте это. Также нужно учитывать то, что максимальное выходное напряжение схемы будет на 2-3 вольта меньше входного.

Зарядка происходит стабильным напряжением, а ток не может быть больше выставленного порога. Данная схема может быть использована даже для зарядки литий-ионных аккумуляторов. При коротких замыканиях на выходе ничего страшного не произойдет, просто пойдет ограничение тока и, если охлаждение микросхемы хорошее, а разница входного и выходного напряжения небольшое, схема в таком режиме может проработать бесконечно долгое время.



Ее, а также печатные платы для 2-ух последующих схем можете скачать вместе с общим архивом проекта.

Вторая схема из себя представляет мощный стабилизированный источник питания с максимальным выходным током до 10А, была построена на базе первого варианта.

Максимальный выходной ток схемы зависит от сопротивления датчиков тока и тока коллектора использованного транзистора. В данном случае ток ограничен на уровне 7А.

Выходное напряжение схемы регулируется в диапазоне от 3 до 30В, что у позволит заряжать практически любые аккумуляторы. Регулируют выходное напряжение с помощью того же подстроечного резистора.

Этот вариант отлично подходит для зарядки автомобильных аккумуляторов, максимальный ток заряда с указанными на схеме компонентами составляет 10А.

Теперь давайте рассмотрим принцип работы схемы. При малых значениях тока силовой транзистор закрыт. При увеличении выходного тока падение напряжения на указанном резисторе становится достаточным и транзистор начинает открываться, и весь ток будет протекать по открытому переходу транзистора.

Естественно из-за линейного режима работы схема будет нагреваться, особенно жестко будут греться силовой транзистор и датчики тока. Транзистор с микросхемой lm317 прикручивают на общий массивный алюминиевый радиатор. Изолировать подложки теплоотвода не нужно, так как они общие.

Очень желательно и даже обязательно использование дополнительного вентилятора, если схема будет эксплуатироваться на больших токах.
Для зарядки аккумуляторов, вращением подстроечного резистора нужно выставить напряжение окончания заряда и все. Максимальный ток заряда ограничен 10-амперами, по мере заряда батарей ток будет падать. Схема коротких замыканий не боится, при КЗ ток будет ограничен. Как и в случае первой схемы, если имеется хорошее охлаждение, то устройство сможет долговременно терпеть такой режим работы.
Ну а теперь несколько тестов:












Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Интеллектуальное зарядное устройство своими руками

Автоматическое зарядное устройство предназначено для зарядки и десульфатации 12-ти вольтовых АКБ ёмкостью от 5 до 100 Ач и оценки уровня их заряда. Зарядное имеет защиту от переполюсовки и от короткого замыкания клемм. В нём применено микроконтроллерное управление, благодаря чему осуществляются безопасные и оптимальные алгоритмы зарядки: IUoU или IUIoU, с последующей дозарядкой до полного уровня зарядки. Параметры зарядки можно подстроить под конкретный аккумулятор вручную или выбрать уже заложенные в управляющей программе.

Основные режимы работы устройства для заложенных в программу предустановок.

>>
Режим зарядки — меню «Заряд». Для аккумуляторов емкостью от 7Ач до 12Ач по умолчанию задан алгоритм IUoU. Это значит:

первый этап — зарядка стабильным током 0.1С до достижения напряжения14.6В

второй этап -зарядка стабильным напряжением 14.6В, пока ток не упадет до 0,02С

третий этап — поддержание стабильного напряжения 13.8В, пока ток не упадет до 0.01С. Здесь С — ёмкость батареи в Ач.

четвёртый этап — дозарядка. На этом этапе отслеживается напряжение на АКБ. Если оно падает ниже 12.7В, включается заряд с самого начала.

Для стартерных АКБ применяем алгоритм IUIoU. Вместо третьего этапа включается стабилизация тока на уровне 0.02C до достижения напряжения на АКБ 16В или по прошествии времени около 2-х часов. По окончанию этого этапа зарядка прекращается и начинается дозарядка.

>> Режим десульфатации — меню «Тренировка». Здесь осуществляется тренировочный цикл: 10 секунд — разряд током 0,01С, 5 секунд — заряд током 0.1С. Зарядно-разрядный цикл продолжается, пока напряжение на АКБ не поднимется до 14.6В. Далее — обычный заряд.

>>
Режим теста батареи позволяет оценить степень разряда АКБ. Батарея нагружается током 0,01С на 15 секунд, затем включается режим измерения напряжения на АКБ.

Читать еще:  Схемы зарядных для авто

>> Контрольно-тренировочный цикл. Если предварительно подключить дополнительную нагрузку и включить режим «Заряд» или «Тренировка», то в этом случае, сначала будет выполнена разрядка АКБ до напряжения 10.8В, а затем включится соответствующий выбранный режим. При этом измеряются ток и время разряда, таким образом, подсчитывается примерная емкость АКБ. Эти параметры отображаются на дисплее после окончания зарядки (когда появится надпись «Батарея заряжена») при нажатии на кнопку «выбор». В качестве дополнительной нагрузки можно применить автомобильную лампу накаливания. Ее мощность выбирается, исходя из требуемого тока разряда. Обычно его задают равным 0.1С — 0.05С (ток 10-ти или 20-ти часового разряда).

Схема зарядного автомата для 12В АКБ


Принципиальная схема автоматического автомобильного ЗУ


Рисунок платы автоматического автомобильного ЗУ

Основа схемы — микроконтроллер AtMega16. Перемещение по меню осуществляется кнопками «влево», «вправо», «выбор». Кнопкой «ресет» осуществляется выход из любого режима работы ЗУ в главное меню. Основные параметры зарядных алгоритмов можно настроить под конкретный аккумулятор, для этого в меню есть два настраиваемых профиля. Настроенные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти.

Чтобы попасть в меню настроек нужно выбрать любой из профилей, нажать кнопку «выбор», выбрать «установки», «параметры профиля», профиль П1 или П2. Выбрав нужный параметр, нажимаем «выбор». Стрелки «влево» или «вправо» сменятся на стрелки «вверх» или «вниз», что означает готовность параметра к изменению. Выбираем нужное значение кнопками «влево» или «вправо», подтверждаем кнопкой «выбор». На дисплее появится надпись «Сохранено», что обозначает запись значения в EEPROM. Более подробно о настройке читайте на форуме.

Управление основными процессами возложено на микроконтроллер. В его память записывается управляющая программа, в которой и заложены все алгоритмы. Управление блоком питания осуществляется с помощью ШИМ с вывода PD7 МК и простейшего ЦАП на элементах R4, C9, R7, C11. Измерение напряжения АКБ и зарядного тока осуществляется средствами самого микроконтроллера — встроенным АЦП и управляемым дифференциальным усилителем. Напряжение АКБ на вход АЦП подается с делителя R10 R11.

Зарядный и разрядный ток измеряются следующим образом. Падение напряжения с измерительного резистора R8 через делители R5 R6 R10 R11 подается на усилительный каскад, который находится внутри МК и подключен к выводам PA2, PA3. Коэффициент его усиления устанавливается программно, в зависимости от измеряемого тока. Для токов меньше 1А коэффициент усиления (КУ) задается равным 200, для токов выше 1А КУ=10. Вся информация выводится на ЖКИ, подключенный к портам РВ1-РВ7 по четырёхпроводной шине.

Защита от переполюсовки выполнена на транзисторе Т1, сигнализация неправильного подключения — на элементах VD1, EP1, R13. При включении зарядного устройства в сеть транзистор Т1 закрыт низким уровнем с порта РС5, и АКБ отключена от зарядного устройства. Подключается она только при выборе в меню типа АКБ и режима работы ЗУ. Этим обеспечивается также отсутствие искрения при подключении батареи. При попытке подключить аккумулятор в неправильной полярности сработает зуммер ЕР1 и красный светодиод VD1, сигнализируя о возможной аварии.

В процессе заряда постоянно контролируется зарядный ток. Если он станет равным нулю (сняли клеммы с АКБ), устройство автоматически переходит в главное меню, останавливая заряд и отключая батарею. Транзистор Т2 и резистор R12 образуют разрядную цепь, которая участвует в зарядно-разрядном цикле десульфатирующего заряда и в режиме теста АКБ. Ток разряда 0.01С задается с помощью ШИМ с порта PD5. Кулер автоматически выключается, когда ток заряда падает ниже 1,8А. Управляет кулером порт PD4 и транзистор VT1.

О деталях схемы автоматической зарядки

Диод Шоттки D2 можно взять из того же БП, из цепи +5В, которая у нас не используется. Элементы D2,Т1 иТ2 через изолирующие прокладки размещаются на одном радиаторе площадью 40 квадратных сантиметров. Звукоизлучатель — со встроенным генератором, на напряжение 8-12 В, громкость звучания можно подрегулировать резистором R13.

ЖКИ – WH1602 или аналогичный, на контроллере HD44780, KS0066 или совместимых с ними. К сожалению, эти индикаторы могут иметь разное расположение выводов, так что, возможно, придется разрабатывать печатную плату под свой экземпляр

Налаживание заключается в проверке и калибровке измерительной части. Подключаем к клеммам аккумулятор, либо блок питания напряжением 12-15В и вольтметр. Заходим в меню «Калибровка». Сверяем показания напряжения на индикаторе с показаниями вольтметра, при необходимости, корректируем кнопками « ». Нажимаем «Выбор».

Далее идет калибровка по току при КУ=10. Теми же кнопками « » нужно выставить нулевые показания тока. Нагрузка (аккумулятор) при этом автоматически отключается, так что ток заряда отсутствует. В идеальном случае там должны быть нули или очень близкие к нулю значения. Если это так, это говорит о точности резисторов R5, R6, R10, R11, R8 и хорошем качестве дифференциального усилителя. Нажимаем «Выбор». Аналогично — калибровка для КУ=200. «Выбор». На дисплее отобразится «Готово» и через 3 секунды устройство перейдет в главное меню. Поправочные коэффициенты хранятся в энергонезависимой памяти. Здесь стоит отметить, что если при самой первой калибровке значение напряжения на ЖКИ сильно отличается от показаний вольтметра, а токи при каком — либо КУ сильно отличаются от нуля, нужно подобрать другие резисторы делителя R5, R6, R10, R11, R8, иначе в работе устройства возможны сбои. При точных резисторах поправочные коэффициенты равны нулю или минимальны. На этом наладка заканчивается. И в заключение. Если же напряжение или ток зарядного устройства на каком-то этапе не возрастает до положенного уровня или устройство «выскакивает» в меню, нужно ещё раз внимательно проверить правильность доработки блока питания. Возможно, срабатывает защита.

Читать еще:  Пуско зарядное устройство для автомобиля как выбрать

Переделка БП АТХ под зарядное устройство


Схема электрическая доработки стандартного ATX

В схеме управления лучше использовать прецизионные резисторы, как указано в описании. При использовании подстроечников параметры не стабильные. проверено на собственном опыте. При тестировании данного ЗУ проводил полный цикл разрядки и зарядки АКБ (разряд до 10,8В и заряд в режиме тренировки, потребовалось около суток). Нагревание ATX БП компьютера не более 60 градусов, а модуля МК еще меньще.

Проблем в настройке не было, запустилось сразу, только нужна подстройка под максимально точные показания. После демострации работы другу-автолюбителю этого зарядного автомата, сразу заявка поступила на изготовление еще одного экземпляра. Автор схемы — Slon, сборка и тестирование — sterc.

Умное зарядное устройство — версия 4

Эта разработка — продолжение предыдущих умных зарядных

При проведении испытаний и отладки неожиданно значимость измерения ёмкости настолько возросла, что становится уже важнее самого зарядного устройства. Ведь зарядных устройств много, а такого измерителя еще не встречал. Появилась возможность точного определения качества различных зарядных устройств и системы заряда на автомобиле, сразу становится ясно — насколько надежен ещё Ваш аккумулятор и т.п. Ёмкость считается с точностью до 0,01 А*часа, но на индикаторе отображается только целые.

Схема разработана на PIC, программа написана на MikroC PRO for PIC.

Принцип работы основан на вычислении напряжений заряда, поддержки, разряда в зависимости от температуры аккумулятора.

Включение в работу: подсоединить аккумулятор, прижать датчик температуры к корпусу, вставить вилку в сеть, включить выключатель.

Всё. Можно уезжать в отпуск или закрывать гараж на зиму.

Если есть время и желание можно посмотреть что будет делать УЗУ:

  • индикатор показывает поочередно напряжение аккумулятора и его температуру, в течение первой минуты проводится само-диагностика.
  • если аккумулятор требует заряда, УЗУ подключится к сети 220 В, включит ЗАРЯД и будет заряжать до напряжения заряда.
  • если заряд не требуется, УЗУ перейдет в ДЕЖУРНЫЙ режим и будет ждать, пока напряжение не снизится до напряжения поддержки. Тогда включится заряд.

Если решили провести тренировочный цикл или выяснить ёмкость аккумулятора, кнопкой «меню» включите РАЗРЯД: включится разряд и на индикаторе кроме напряжения и температуры появится ёмкость в Ампер-часах. Разряд будет длиться до напряжения разряда, потом включится заряд. Посчитанная ёмкость — это ёмкость, которую может отдать аккумулятор при 10-и часовом разряде (если ток разряда = 0,1 С).

Значение ёмкости будет присутствовать на индикаторе вплоть до тех пор, пока Вы: не выключите УЗУ; не отсоедините аккумулятор; не включите опять режим разряда.

  • программно от зависания МК — Watchdog Timer (на всякий случай, на предыдущих УЗУ сбоев не было) ;
  • к сети 220 В УЗУ подключается самостоятельно только на время заряда, в остальное время УЗУ не потребляет электроэнергию и не подключен к сети;
  • УЗУ не боится случайных замыканий «крокодилов»;
  • если напряжение аккумулятора менее 8 вольт, УЗУ не включится;
  • при неправильном подключении аккумулятора — непрерывный световой и звуковой сигнал;
  • при токе заряда менее 0,05 А процесс приостанавливается и периодически проверяется восстановление цепи;
  • нагрев внутри корпуса более 70 °С — отключение всех процессов на 5 минут, на индикаторе А-А-;
  • обрыв (неисправность) датчика температуры DS18B20 — температура считается для заряда и поддержки 50°С, для разряда 0.
  • исчезновение сети 220 В — при разряде и контроле никак не влияет, при заряде: отключается всё, кроме индикации, каждые 5 минут проверяется появление напряжения и восстанавливается прерванный процесс;

Заряд идет апериодическим асинхронным током до напряжения заряда, затем это напряжение поддерживается около 2 часов. Когда на индикаторе только напряжение и температура — 2 часа, а когда ещё и ёмкость — больше.

Конструкция выполнена на трех печатных платах из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.

Терморезистор на гибких проводах (черных) расположен недалеко от лампы на обмотке трансформатора. По моему мнению в этом месте будет максимальная температура в случае аварии: при выходе со строя вентилятора или КЗ в каких либо цепях.

Наладка

  1. Установить подстроечным резистором напряжение 5,12 вольт.
  2. Зашить в МК программу zar4test.
  3. Подключить вольтметр к аккумулятору и включить УЗУ. На индикаторе будет 1.00 и напряжение. Подбором резистора R3 приводим в соответствие.

4. Последовательно с аккумулятором включаем амперметр. Включаем УЗУ и кнопкой переходим на вторую ступень, будет на индикаторе 2.00 и ток заряда. Резистором R38 приводим в соответствие.

5. На 3 ступени устанавливается ток разряда резистором R20.

6. На 4 ступени подбирается резистор R23 для термозащиты. Я связал терморезистор и датчик вместе и грел феном. После показаний 72,1° на индикаторе появилось А-А-.

Меняйте прошивку на zar41, собирайте и пользуйтесь. Но программа условно — бесплатная. Объясняю:

  • условно — для «предприимчивых людей». Обращайтесь: цена МК + пересылка + 5$.
  • бесплатная для радиолюбителей, которые собирают это УЗУ для своего «любимого коня». Только придется через 10-12 тренировок заново прошить МК.
Читать еще:  Импульсное пуско зарядное устройство

9 декабря 2015 года внесены изменения в прошивку, поэтому заменен архив zar41. Причина: при возвращении в режим заряда с «засыпания» из-за отключения сети одна из переменных оказывалась неопределенной. А она влияет на длительность периодов цикла.

23 декабря 2015 года внесены изменения в прошивку:

  1. тестовой программы для лучшего реагирования на кнопку, заменен архив zar4test.
  2. рабочей программы для диагностики работы транзистора Т2, при пробое исток-сток УЗУ отключится и на индикаторе появится надпись, похожая на Т 2 о.

Рекомендую Т2 усилить еще таким же, или заменить на транзистор с большим током. Я заказал IRF4905.

Зарядное устройство из советских деталей для АКБ

Всех приветствую, сегодня мы соберем зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов, но зарядка эта весьма непростая. Во-первых я буду использовать только и только советские компоненты для сборки, во-вторых несмотря на то, что схема довольно старая, обладает весьма неплохими параметрами и по классу может тягаться с хорошими, промышленными устройствами.

Основой схемы является мощный, железный трансформатор, что повышает надежность зарядного устройства, сейчас как мы знаем все делают на базе импульсных источников питания, но они даже рядом не стоят с хорошим железным трансформатором.

По сути это трансформатор + стабилизатор, представленная схема была опубликована свыше 10 лет назад в одном из радиожурналов и показалась мне очень интересной.

Это стабилизатор тока и напряжения, метод стабильного тока и напряжения самый лучший для зарядки аккумуляторов.

Первая часть схемы из себя представляет стабилизатор тока

с возможностью регулировки в диапазоне от 0 до 5-6 ампер, но схему можно слегка переделать и снять ток скажем в 10 ампер.

Правая часть из себя представляет стабилизаторно-фиксированное напряжение, оно подбирается в зависимости заряжаемого аккумулятора и задает напряжении окончания заряда, для автомобильных аккумуляторов это напряжение лежит в пределах от 13,5 до 14 вольт.

Силовым элементом стабилизатора является мощной биполярный транзистор с током коллектора от 10 ампер.

Нужное напряжение на выходе задаётся стабилитроном, кстати, настраивают схему под нагрузкой, иначе стабилизация напряжения работать не будет.

Поговорим о трансформаторе.

Важно чтобы он обеспечивал выходное напряжение от 15 до 25 вольт, стоит учитывать то, что на стабилизаторе будут некоторые потери и выходное напряжение всегда меньше входного, в нашем случае на 1 вольт.

Ток вторичной обмотке трансформатора будет зависеть от ваших нужд, в случае зарядки автомобильных аккумуляторов трансформатор должен обеспечивать максимальный ток в 5-6 ампер, этого достаточно для нормальной зарядки аккумулятора с ёмкостью 50-60 амперчасов.

Можно заряжать аккумуляторы и большей ёмкости, естественно, время зарядки в этом случае увеличится.

Мой трансформатор обеспечивает выходное напряжение в районе 22 вольт, схема имеет защиту от переполюсовки питания, в случае, если вы перепутаете полярность откроется защитный диод спалив предохранитель.

Имеем токовый шунт (R1), который задействован в схеме стабилизатора тока, по сути это датчик тока, который можно собрать из низкоомных резисторов,

сопротивление шунта должно быть в пределах от 0,1 до 0,3 ом, мощность не менее 5 ватт.
В моём варианте использовано 2 резистора по 0,51 ом соединенных параллельно.

Мало мощный транзистор кт3107

может быть заменен любым другим транзистором прямой проводимости, можно даже использовать транзисторы средней мощности наподобие кт814-кт816.

Пара ключей кт815, также могут быть заменены на другие ключи средней мощности, обратной проводимости, можно даже КТ805, 819 и им подобные.

Один из этих ключей управляет силовым транзистором, такое включение обеспечивает большое усиление по току.

Эту часть можно заменить всего 1 составным транзистором на подобии кт827, но они нынче стоят очень дорого).

Стабилитрон в схеме стабилизации тока (VD5) должен иметь напряжение стабилизации от 5 до 8 вольт.

Если не находите нужных стабилитронов, можно подключить несколько последовательно для получения нужного напряжения стабилизации.

Силовой транзистор (VT4), тут очень много аналогов, например КТ805, 809,819 и т.д.. с током от 10 ампер.

Этот транзистор обязательно устанавливают на массивный радиатор, так как схема линейная при больших токах тепловыделение будет внушительным, также советую дополнить конструкцию кулером.

Диодный выпрямитель — использовал штатные советские диоды Д242, они бывают без индекса, с индексом «а» или с индексом «б», первые два варианта на 10 ампер, диоды с индексом «б» на 5 ампер.

Мне естественно не повезло и диоды оказались именно с индексом «б» выдраны они из старого советского усилителя. Благо в усилителе оказалось 8 таких диодов, из которых был собран один мощный мост на 10 ампер

Схема защищена 2 предохранителями, 1 из них сетевой. ( FU1, FU2 )

Готовая схема в наладке не нуждается, единственное, что вам нужно сделать это подобрать стабилитрон VD6 на нужное напряжение.

Процесс заряда простой, подключаем аккумулятор, путём вращения верхнего переменного резистора выставляем нужный ток заряда, нижний резистор предназначен для установки максимального тока ограничения, в нашем случае 5-6 ампер.

Даже при коротком замыкании выходных клемм ток ограничивается на уровне заданного.

Печатная плата получилось довольно компактный, она так-же есть в архиве.

В следующей статье мы закончим сборку этого агрегата, установим всё в корпус, подберем нужный индикатор, в общем скучать точно не придется.

Автор; АКА Касьян

Больше интересных статей можно почитать на сайте 100-советов.рф

Подписывайтесь на канал, будет много интересных статей. Поставьте пожалуйста палец вверх, если понравилась статья.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector