Простое зарядное устройство для авто на тиристоре
Поделки своими руками для автолюбителей
Простое, автомобильное ЗУ на тиристоре с регулировкой тока 0…10 А
Сегодня нет недостатка в продаже зарядных устройств для свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов. Рынок наполнен различными моделями зарядных устройств от простых до сложных, автоматических и с ручным управлением.
Можно даже заказать готовые платы или DIY-наборы для самостоятельной сборки на Aliexpress, но результат может быть очень сомнителен.
Самостоятельное изготовление зарядного устройства, при наличии хотя бы базовых знаний по радиоэлектронике и основам пайки, не составляет особого труда. Большинство схем зарядных устройств просты в понимании и легки в настройке. Здесь вопрос можно поставить несколько иначе: целесообразность самостоятельного изготовления. Если говорить о схемах, где в качестве начального понижения напряжения питания используется силовой трансформатор, то именно от его наличия и зависит целесообразность сборки зарядного устройства.
Потому, как цены на трансформаторы промышленного изготовления мощностью от 100 Вт, довольно высоки и специально покупать его, дело сомнительное. А вот если есть в наличии такой трансформатор или хотя бы железо подходящей мощности с первичной обмоткой, то здесь уже вопросов не возникает.
Конструкция зарядного устройства, которую я хочу предложить Вам для повторения, как раз основана на понижении сетевого напряжения с помощью силового трансформатора, напряжение на вторичной обмотке которого лежит в диапазоне от 18 до 22 В.
Естественно трансформатор должен иметь соответствующую мощность, чтобы обеспечить конечный зарядный ток для аккумуляторной батареи. Данная схема рассчитана на максимальный зарядный ток в 10 А. поэтому и трансформатор должен обеспечивать выходной ток вторичной обмотки от 10 А. Схема позволяет регулировать зарядный ток практически от нулевого значения до максимального (здесь от 0 до 10 А). Регулирующий элемент — мощный тиристор.
Форма зарядного тока для этой схемы — импульсы сетевого выпрямленного напряжения со вторичной обмотки трансформатора Т1. Регулировка зарядного тока осуществляется путём изменения ширины этих импульсов. Существует мнение, что именно такой режим заряда аккумулятора позволяет продлить его срок службы, препятствуя образованию сульфата свинца на его пластинах.
Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.
Глядя на схему, первое на что обращаешь внимание, это отсутствие сглаживающего конденсатора после диодного моста VD1. На самом деле, в этой схеме это принципиально важно. Сама схема зарядного устройства представляет собой не что иное, как регулятор мощности с фазоимпульсным управлением. VT1 и VT2 включены по схеме одно переходного транзистора. Время, за которое они переключаются определяется зарядом конденсатора С1. А время за которое конденсатор С1 зарядится, зависит от сопротивления резисторов, через которые он подключен к напряжению питания — в схеме это R1R2. Резистор R1 у нас переменный, значит этим временем можно управлять. Путём заряда-разряда, переключения VT1VT2 и формируется управляющий импульс на тиристоре VS1.
Длительность (ширина) управляющего импульса определяет время, в течении которого тиристор VS1 находится в активном режиме до перехода напряжения к нулю и на аккумуляторную батарею поступает зарядный ток. Средний зарядный ток на АКБ равен среднему времени длительности этих импульсов. Для наглядности ниже представлены три осциллограммы, соответствующие трём положениям движка резистора R1 — двум крайним и среднему. На осциллограммах представлены графики напряжений с управляющего электрода VS1 (управляющий импульс) и сетевого выпрямленного напряжения.
Если бы после диодного моста VD1 стояла сглаживающая ёмкость, то первый же управляющий импульс открыл бы тиристор, а т.к. напряжение всегда отличается от нуля, закрыть бы его было бы нечем.
Печатная плата (можно скачать) выполнена из фольгированного стеклотекстолита в одностороннем варианте.
Тиристорное зарядное устройство
Рано или поздно, но зарядное устройство для аккумуляторов начинает требоваться каждому автолюбителю. С приходом морозов я тоже о ней задумался. Аккумуляторы старенькие стали, заряд держать плохо начали, а одалживать зарядку у знакомых надоело. Покатался по городу, посмотрел что предлагается из неавтоматического с возможностью регулировки зарядного тока до 10А. Посмотрел, пообалдевал от цен и решил как обычно сам сколдовать данное устройство.
Для реализации выбрал схему тиристорного зарядного устройства. Просто, надежно, проверенно кучей народа. Уверен что устройства собранные по этой схеме уже бывали в этом сообществе.
Вот мой вариант исполнения.
На роль корпуса и силового трансформатора друг, работающий сисадмином, подогнал отживший свой век бесперебойник от компьютера на 24-х вольтовых аккумуляторах. В качестве выключателя и по совместительству предохранителя поставил сетевой автомат на 6А
Трансформатор остался без каких либо переделок, на штатном месте. Тиристор поставил на радиатор, который прикрутил через изолирующие прокладки к корпусу
Плату управления тиристором сделал из фольгированного бакелита, напаял детальки и прикрутил на штатные бобышки, на которых раньше была плата бесперебойника. Встала как родная
В качестве выпрямителя использована диодная сборка KBPC5010. Выбрана за компактность и удобство монтажа при более чем подходящих характеристиках. Смонтировал её прямо на корпус, через термо пасту.
Амперметр и переменный резистор врезал в переднюю пластиковую крышку
В передней крышке было 5 светодиодов. Выбрасывать их я не стал и решил включить их в цепь. Для питания использовал средний вывод трансформатора, то есть питаю их от источника переменного напряжения. Для защиты их от обратного тока, один из светодиодов подключил параллельно к остальным, но с обратной полярностью. Короче как-то так:
В качестве проводов к клеммам использовал кабель КГ 2х1,5. Два таких кабеля прошли в отверстие от выключателя бесперебойника заподлицо
Клеммы использовал самые обычные, латунные. Полевые испытания показали, что тиристор и диодный мост почти не греются, по ощущению градусов 42-45 максимум. По этому сегодня всё окончательно собрал, подключил и отправил в полноценную эксплуатацию
Итог:
Общие затраты на изготовление данного устройства составляют порядка 900-970 рублей. В эту цену входят покупка комплектующих (некоторых в количестве большем чем требовалось) и расходников, которые я всегда беру с запасом. Фактическая же себестоимость находится в районе 480-520 рублей. Для сравнения, продаваемые устройства с подобными характеристиками и возможностями у нас в городе стоят от 1800 р. и выше. Так что экономия вышла неплохая, как мне кажется. К тому же ощущение, когда что-то сделанное своими руками начинает работать — бесценно.
Доступное зарядное устройство на тиристоре
Авторизация на сайте
Пришла идея собрать еще одно зарядное устройство. У меня уже есть несколько зарядных для авто аккумулятора. Благо задумка проста, детали все давно есть. Все собирается на отечественных деталях. Ничего редкого, все доступное.
Для самоделки нам понадобится
О компонентах
Трансформатор у меня остался от старого проекта. Стоял трансформатор в корпусе. Корпус добротный, с ручками. На корпусе уже установлен сетевой разъем и предохранитель. Напряжение на вторичке трансформатора 17 вольт.
Обмотка диаметром около 2 мм по меди. У меня первичная цепь практически собрана. Установлю выключатель и готово.
Диодный мост сборной. Можно установить сборку из магазина, но у меня была из диодов. Диоды на 10 ампер, советские Д242. Были прикручены на радиаторе. Диоды установлены через слюдяные шайбы.
Амперметр на 20 ампер. Показывает в обе полярности, да просто такой был рабочий. На нем уже установлен шунт.
Тиристор с радиатором от материнки компьютера. Ку 202. Максимальный ток 10 ампер. Он не сильно греется.
Схема зарядного устройства
По сути, это импульсный регулятор. Тиристор в данной схеме не греется. Я предохранитель не ставил.
Сборка зарядного устройства
По методике ЛУТ изготовил плату.
Сверлю отверстия в пятачках. Деталей минимум, все доступно и просто.
Устанавливаю и распаиваю компоненты.
Нужно просверлить крепежные отверстия. Плату сделал довольно компактной. Просверлив отверстия, столкнулся с проблемой крепления. Сделал скобку с вырезом.
Крепить диодную сборку буду непосредственно к корпусу. Диоды изолированы. Сверлю четыре отверстия.
Прикручиваю радиатор с диодами.
Распаиваю диодный мост.
Тиристор на радиаторе я закрепил на изоляции. Пластинка из пластика, в ней нарезал резьбу.
Для передней панели, я взял отрезок композитного пластика. На нем пока защитная пленка. Делаю разметку под все компоненты, прямо
по защитной пленке. Вырезаю прорези, и сверлю отверстия.
Собираю остатки схемы и тестирую. Регулируется все плавно.
После проверки все ставлю на место. Фиксирую по возможности провода.
Зарядка получилась хорошая и надежная. Данная схема очень популярна.
Видео по сборке прилагаю
]Поделки своими руками для автолюбителей
Простое, тиристорное зарядное устройство для авто АКБ
Всем привет, ранее я показывал схему мощного, тиристорного, зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, а простая схема, хотя и обладала высокой надёжностью, но была лишена систем защит, наподобие защиты от обратной полярности и короткого замыкания.
Сегодня речь пойдет о тиристорном, зарядном устройстве, но в ней уже имеются вышеупомянутые системы и защиты, таким образом представленная схема практически не убиваемая, одним словом надежная, как автомат Калашникова.
Вообще, зарядные устройства бывают линейными и импульсными.
Линейные, как правило, обладают малым кпд, поэтому силовой элемент — транзистор нуждается в большом радиаторе и дополнительном, активном охлаждении.
Если нужно зарядное устройство на большой ток, либо пуско-зарядное, то нужно смотреть в сторону импульсных схем. Импульсные, зарядные устройства можно разделить на 2 группы, схемы с шим-регулировкой тока заряда и фаза-импульсным способом.
Первый вариант, конечно же хорош, там регулировка мощности производится шим-сигналом, чем больше длительность импульсов, которые управляют силовым ключом, тем больше ток и наоборот.
Но подобные схемы сложны, поскольку в них должен иметься шим-контроллер, узел управления силовыми ключами и мощная выходная часть, также немаловажным фактором является стоимость комплектующих, хорошие, оригинальные, силовые транзисторы стоят дорого, то же самое можно сказать о силовых диодах, которые имеются в таких источниках питания.
Чем мощнее схема, тем больше и затраты, а если планируете собрать пуско-зарядное устройство с большим выходным током, то она здорово ударит по карману, взамен такие схемы могут дать возможность полной регулировки или стабилизации, как выходного напряжения, так и тока, что даст возможность построить универсальные зарядки абсолютно для любых аккумуляторов.
КПД у импульсных схем высокая, за счёт ключевого режима работы силового ключа, он либо открыт, либо закрыт.
Фаза-импульсные регуляторы также являются разновидностью импульсных регуляторов, тот же принцип только управление силового элемента производится низшим сигналом, а путем изменения частоты управляющих импульсов. Такой способ регулировки применим к тиристорам и симисторам, метод регулировки мощности заключается в обрезании начального, синусоидального сигнала.
Фаза-импульсные регуляторы мощности, обладают предельно высокой надежностью, если всё сделано правильно, тут нет шим контроллера, на его месте простой, релаксационный генератор способный вырабатывать управляющие импульсы с регулировкой частоты.
Такие генераторы очень просты и могут быть собраны из подручных компонентов, достоинством таких зарядных устройств являются высокое кпд и то, что они «резиновые», поставили более мощный трансформатор, тиристоры и ВСЁ, мощность схемы может быть любой.
Теперь, что касается нашей схемы…
Это схема промышленного, зарядного устройства Барс-8а,
ничего я не менял, только перевёл схему на импортную, элементную базу, с вашего разрешения будем рассматривать именно её.
Обратите внимание на толстые линии, это силовые, сильноточные цепи, провод для этих линий нужен с большим сечением в зависимости от расчетного тока. В схеме допускается разброс номиналов компонентов на 20%, на работу это особо не повлияет.
Несмотря на то, что вся вторичная цепь низковольтная, напряжение там безопасное. Питается зарядка от сетевого напряжения, поэтому соблюдайте бдительность и правила безопасности при работе с сетевым напряжением.
Первый запуск схемы, осуществляется через страховочную, сетевую лампу накаливания на 40-60 ватт, которая подключается на место предохранителя.
Схема управления собрана на компактной, печатной плате, её можете скачать в конце статьи.
В схеме имеем простой, релаксационный генератор, построенный на двух транзисторах, ещё один транзистор является усилительным. Помимо этих, в схеме имеем ещё два транзистора.
Давайте разберёмся, как это работает…
При подключении устройства в сети ничего не произойдёт, схема не будет работать пока на выходе не подключим заряжаемый аккумулятор. При подключении аккумулятора масса или минус от него поступит на эмиттер первого транзистора, а на базу через светодиод и ограничительный резистор, поступит положительное напряжение, что приведёт к отпиранию транзистора.
В этом случае напряжение появится и на делителе, который состоит из переменного и постоянного резистора, вращением переменного резистора у нас появляется возможность плавно открывать или закрывать второй транзистор, чем сильнее приоткрыт этот транзистор, тем быстрее будет заряжаться конденсатор, именно от скорости заряда этого конденсатора зависит частота импульсов вырабатываемых релаксационным генератором.
Таким образом вращение переменного резистора приводит к изменению частоты импульсов, эти импульсы в свою очередь через диоды поступают на управляющие выводы мощных, силовых тиристоров.
В данной части схемы построен мостовой выпрямитель,
только регулируемый, так как пара диодов выпрямителя заменены тиристорами, остальные два диода обычные, выпрямительные.
Выходное напряжение с этого зарядного устройства — пульсирующие, одни говорят, что это даже хорошо для аккумуляторов и способствует их восстановлению. Коротких замыканий устройство не боится, сугубо по той причине, что без аккумулятора оно не будет включаться вообще, если же аккумулятор включен неправильно, то есть «переполюсовка», то светодиод окажется подключенной анодом к массе и питание попросту не поступит на схему, если всё подключено правильно светодиод светится.
Заработает ли устройство, если заряжаемый аккумулятор сильно разряжен? Заработает, для запуска схемы достаточно и 6 вольт, так что дохлый аккумулятор не помеха.
Теперь о комплектующих.
Все диоды примененные в схеме выбираются с током 1-1.5 ампера, кроме конечно же силовых, но о них поговорим попозже. Первые 4 транзистора можно любые, маломощные с напряжением коллектор-эмиттер желательно от 40 вольт, хотя первый транзистор я поставил более мощный, но в этом нет необходимости.
Управляющий транзистор в ходе работы будет нагреваться, поэтому его необходимо установить на небольшой теплоотвод.
Указанный резистор, необходим с мощностью 1-2 ватта, в ходе работы будет нагреваться, у меня стоит 2-х ватный.
Силовая часть состоит из 2-х диодов и 2-х тиристоров, тут я отдал предпочтение советским компонентам.
Диоды, вот такие ДЧ135-50, в моём случае военная приёмка с индексом 2Ч, идеальный вариант для этих целей, они на 50 ампер.
Корпус у этих диодов отлично отводит тепло и по идее они могут работать на более больших токах.
Тиристоры 2Т142-80 на 80 ампер, также военная приёмка. Напряжение диодов и тиристоров в принципе можно от 40 вольт, но у меня стоят с многократным запасом, тиристоры на 700 вольт, диоды на 600 и в этом нет необходимости, просто такие компоненты были в наличии.
Как вы могли заметить несмотря на компактные размеры и тиристоры, и диоды, очень мощные — это довольно необычно, поскольку мощные, советские радиокомпоненты, как правило, очень громоздкие.
Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.
По поводу охлаждения.
Диоды должны быть установлены на массивный радиатор, а вот для тиристоров радиатор можно поменьше, так как они работают в импульсном режиме, хотя всё зависит от того на какой ток рассчитана ваша схема и какой в целом трансформатор.
Да, и еще не забываем мазать термопасту.
Резисторы на 100 Ом установлены не на плате управления, а припаяны непосредственно на тиристорах.
Силовой трансформатор необходим с напряжением вторичной обмотке не менее 18-20 вольт, этого хватит для зарядки любых автомобильных 12-вольтовых аккумуляторов.
Ток обмотки уже будет зависеть от ваших нужд, 6 ампер хватит для зарядки аккумуляторов с номинальной емкостью 60 ампер-часов, но схема с таким раскладом может обеспечить выходной ток в десятки ампер и всё зависит от трансформатора и силового выпрямителя. Получить можно и сотню ампер, и даже больше, всё зависит от вашей фантазии.
Регулировка зарядного тока очень плавная.
По поводу недостатков, то что схема надежная вы поняли, но она не имеет стабилизации, как и большинство схем на основе тиристора, то есть скачки и перепады сетевого напряжения приведут к увеличению или уменьшению выходного напряжения, поэтому устройство нуждается в некотором зрительном контроле.
Амперметр и вольтметр, вам покажут значение тока заряда и напряжения на аккумуляторе, и определиться нужно именно исходя из показаний приборов, например — если ток заряда 0, но напряжение на аккумуляторе меньше того значения, которое должно быть в полностью заряженном состоянии, то увеличиваем ток вращением регулятора.
Безусловно я согласен, что это неудобно, но поверьте на практике вам не придётся очень часто регулировать ток, если вы заряжаете один и тот же аккумулятор.
Схемы простых мощных зарядных устройств для аккумуляторов.
Трансформаторные ЗУ для автомобильных аккумуляторов с высоким КПД: простейшие на гасящих конденсаторах, а также импульсные на тиристорах, симисторах и мощных полевых транзисторах.
Ещё одна простая и бюджетная схема зарядного устройства для аккумулятора с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч представлена на Рис.2.
Рис.2
Устройство состоит из понижающего трансформатора Т1 и мощного выпрямителя, собранного на диодах VD2-VD5. Установка зарядного тока производится переключателями S2-S5, при помощи которых в цепь питания первичной обмотки трансформатора подключаются гасящие конденсаторы C1-C4.
Благодаря кратному «весу» каждого переключателя, различные комбинации позволяют ступенчато регулировать ток зарядки в пределах 1–15 А с шагом 1 А. Этого достаточно для выбора оптимального тока зарядки.
В конструкции можно использовать любой силовой трансформатор мощностью около 300 Вт, в том числе и самодельный. Он должен выдавать на вторичной обмотке напряжение 22–24 В при токе до 10–15 А. На месте VD2-VD5 подойдут любые выпрямительные диоды, выдерживающие прямой ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В. Подойдут Д214 или Д242. Их следует установить через изолирующие прокладки на радиатор с площадью рассеяния не менее 300 кв. см.
Конденсаторы С2-С5 обязательно должны быть неполярные бумажные с рабочим напряжением не ниже 300 В. Подойдут, к примеру, МБЧГ, КБГ-МН, МБГО, МБГП, МБМ, МБГЧ. Подобные конденсаторы, имеющие форму кубиков, широко использовались как фазосдвигающие для электромоторов бытовой техники. В качестве PU1 использован вольтметр постоянного тока типа М5−2 с пределом измерения 30 В. PA1 — амперметр того же типа с пределом измерения 30 А.
В данной схеме высокий показатель КПД достигнут за счёт применения в качестве токозадающих элементов конденсаторов, которые, как известно, имеют реактивную проводимость и не выделяют на себе тепловой мощности.
Далее будут приведены импульсные (ключевые) зарядные устройства, построенные по другому принципу, но также отличающиеся низким собственным энергопотреблением.
Из числа удачных простых разработок можно привести схему тиристорного зарядного устройства из книги уважаемого Т. Ходасевича «Зарядные устройства», многократно повторённую многочисленной радиолюбительской братвой и изображённую на Рис.3. 
Рис.3
Вот что пишет автор:
Зарядное устройство позволяет заряжать авто аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы.
Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, содействует продлению срока службы батареи.
Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от — 35 °С до + 35°С.
Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мост VDI. VD4.
Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VTI, VT2. Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.
Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.
Несмотря на популярность и работоспособность приведённый схемы, при функционировании устройства многие отмечают нехарактерное гудение трансформатора на частотах, отличных от 100 Гц. Связано это с отсутствием чётких и быстрых фронтов/спадов у сигналов, поступающих на управляющий вход тиристора при его включении/выключении, что в свою очередь создаёт условия для возникновения процессов генерации в нагрузке.
Рис.4
Вместо резистора R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12В мощностью 10Вт.
При изготовлении трансформатора задаются следующими параметрами: напряжением на вторичной обмотке 20В при токе 10А.
Несколько упростить описанное выше устройство можно применив в его высоковольтной части динистор (Рис.5). 
Рис.5
В современных зарядных устройствах в качестве переключающего (регулирующего) элемента практически повсеместно используются мощные полевые транзисторы. Одно из подобных устройств было подробно описано в журнале Радио №5 2011г на странице 44.
Описанный узел управления также можно использовать в осветительных и нагревательных приборах, для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей. При этом питающее напряжение устройств можно варьировать в широких пределах, определяемых максимально допустимыми параметрами для переключательного транзистора и, конечно же, выпрямителя. В частности, используемый в узле транзистор IRFZ46N имеет максимальную рассеиваемую мощность 107 Вт, максимальный ток через канал 53 А, максимальное напряжение сток—исток 55 В. Возможна его замена транзистором IRFZ44N.
Предлагаемое устройство позволяет регулировать мощность от нуля до максимального значения, а регулирующий транзистор не нуждается в эффективном отведении тепла при увеличении тока нагрузки до 5 А.
В результате длительной или неправильной эксплуатации автомобильных аккумуляторов пластины их могут сульфатироваться, что приводит к их деградации и последующему выходу из строя. Известен способ восстановления таких батарей методом заряда их «ассиметричным» током. При этом соотношение зарядного и разрядного тока выбирается 10:1 (оптимальный режим). Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов, но и проводить профилактическую обработку исправных.
На Рис.8 приведено простое зарядное устройство, рассчитанное на использование вышеописанного способа. Схема обеспечивает импульсный зарядный ток до 10 А (используется для ускоренного заряда). Для восстановления и тренировки аккумуляторов лучше устанавливать импульсный зарядный ток 5 А. При этом ток разряда будет 0,5 А. Разрядный ток определяется величиной номинала резистора R4.
Схема выполнена так, что заряд аккумулятора производится импульсами тока в течение одной половины периода сетевого напряжения, когда напряжение на выходе схемы превысит напряжение на аккумуляторе. В течение второго полупериода диоды VD1, VD2 закрыты и аккумулятор разряжается через нагрузочное сопротивление R4.
Значение зарядного тока устанавливается регулятором R2 по амперметру. Учитывая, что при зарядке батареи часть тока протекает и через резистор R4 (10%), то показания амперметра РА1 должны соответствовать 1,8 А (для импульсного зарядного тока 5 А), так как амперметр показывает усредненное значение тока за период времени, а заряд производится в течение половины периода.
В схеме предусмотрена защита аккумулятора от неконтролируемого разряда в случае случайного исчезновения сетевого напряжения. В этом случае реле К1 своими контактами разомкнет цепь подключения аккумулятора. Реле К1 применено типа РПУ-0 с рабочим напряжением обмотки 24 В или на меньшее напряжение, но при этом последовательно с обмоткой включается ограничительный резистор.
Для устройства можно использовать трансформатор мощностью не менее 150 Вт с напряжением во вторичной обмотке 22. 25 В.
Измерительный прибор РА1 подойдет со шкалой 0. 5 А (0. 3 А), например М42100. Транзистор VT1 устанавливаются на радиатор площадью не менее 200 кв. см, в качестве которого удобно использовать металлический корпус конструкции зарядного устройства.