Как сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Емкость АКБ при эксплуатации уменьшается, и для ее восстановления батарею подключают к специальному аппарату. Он не всегда есть у водителя, или характеристики не отвечают требованиям. В таком случае выручит зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками.

Что такое автомобильное зарядное устройство

Зарядное устройство для автомобиля — это электронный прибор, при помощи которого восстанавливают работоспособность аккумулятора, подавая электроэнергию от сети 220 В. При этом напряжение понижается специальным трансформатором или импульсным блоком питания. Выпрямителем ток преобразуется из переменного в постоянный, стабилизируется. Чтобы контролировать процесс, большинство устройств оборудуют стрелочными или диодными вольтметрами.

Параметры ЗУ рассчитывают исходя из типа батареи и ее характеристик. Часто отдельные узлы в разной степени схематически объединяют. Для предотвращения внештатных ситуаций используются защитные элементы: от сетевого предохранителя до сложной электроники.

Устройство подключают к сети через стандартный штепсельный разъем. На выходе — 2 зажима типа «крокодил», которые подсоединяют к клеммам АКБ.

Для чего нужна автозарядка

Все аккумуляторы накапливают электрическую энергию в результате химических процессов, которые происходят в них после подачи напряжения. При подключении потребителя происходит обратный процесс — энергия расходуется. Чтобы ее восстановить, батареи заряжают. На машинах устройством, обеспечивающим заряд при поездках, является генератор. Его энергии не всегда хватает для поддержания работоспособности, особенно в условиях частых и трудных пусков двигателя, коротких поездок. Тогда помогает только внешнее зарядное устройство.

На автотранспорте используются стартовые кислотно-свинцовые батареи с хорошей выносливостью, способностью долго сохранять эксплуатационные характеристики. Чтобы контролировать состояние, ориентируются в основном на общее напряжение без детализации по отдельным банкам. Для АКБ опасен перезаряд: закипает электролит, отчего источники питания быстро выходят из строя. Поэтому бортсеть рассчитана так, что генератор постоянно недозаряжает аккумулятор.

В этом таится опасность: пластины преждевременно сульфатируются, снижается ресурс. При минусовых температурах на улице даже в отапливаемом гараже такие процессы ускоряются. Если батарею постоянно подпитывать с помощью внешнего ЗУ, то она прослужит долго.

Для батарей характерно такое явление, как саморазряд. Если автоаккумулятор не используется, емкость в течение месяца падает до 30%. Чтобы этого не происходило, его ставят на постоянный заряд малым током. Тогда АКБ все время остается работоспособным. Поддержание на зарядке еще и уменьшает сульфатацию.

Причины и признаки заряда АКБ

Автомобильная батарея при работающем моторе постоянно подзаряжается от генератора. В этом можно убедиться, проверив напряжение на клеммах при включенном двигателе. Вольтметр должен показать 13,5-14,5 В. Полная зарядка от генератора обеспечивается после поездки на расстояние 30 км по трассе или 30 минут передвижения в городе без остановки двигателя.

Понять, нужна ли аккумулятору зарядка, можно после определения его состояния. Во многих случаях это выясняют по тому, крутит ли он стартер. Это простой способ, но неудачный. Если такое обнаружится перед самой поездкой, она окажется под угрозой. Кроме того, подобное состояние АКБ, особенно если это повторяется часто, плохо отражается на сроке службы.

Простой, но надежный способ проверить батарею — измерить напряжение на клеммах дешевым китайским тестером, работающим от пальчиковых батареек или «Кроны».

По показаниям вольтметра судят о заряде аккумулятора:

• 12,6-12,7 В — полный;
• 12,3-12,4 — 75%;
• 12,0-12,1 — наполовину;
• 11,8-11,9 — 25%;
• меньше 11,6 В — глубоко разряжен.

Если показатели меньше 10,6 В, существует большой риск выхода батареи из строя. Особенно это касается необслуживаемой АКБ.

Причин разряда немало:

• старый изношенный аккумулятор, прослуживший много лет;
• сульфатация вследствие неправильной эксплуатации;
• АКБ долго не пользовались, особенно зимой;
• движение по городу, частые остановки;
• на стоянке не выключили приборы;
• повреждена проводка, неисправно электрооборудование.

Как работает

Минимальное количество узлов зарядного устройства — понижающий трансформатор и выпрямитель. На выходе получают постоянный ток 14,4 В. Хотя аккумулятор имеет напряжение 12 В, для заряда требуется создать более высокое. Если пустить такое же напряжение, как на батарее, заряд невозможен — через пластины не пройдет ток.

Зарядка, в зависимости от типа ЗУ, происходит постоянным или импульсным током. Его рекомендуемая величина составляет 10% емкости аккумулятора. На полный заряд при таких условиях уходит 10 часов. В это время постоянно растет внутреннее сопротивление АКБ, а величина зарядного тока уменьшается.

Для аккумулятора опасен перегрев, от которого может закипеть электролит, отчего осыпаются пластины. К таким последствиям приводит превышение допустимого напряжения.

В норме при окончании зарядки от внешнего ЗУ оно должно составлять:

• 6,8 В для 6-вольтовых АКБ;
• 14,4 — 12 В;
• 24 В — для 24-вольтовых.

При этом будет небольшой 5% недозаряд, но сульфатация исключается. Полную зарядку проводят током содержания, составляющим 0,5-1% емкости батареи. Требуется постоянный контроль над процессом с помощью измерительных приборов или система защиты от перенапряжения. Автоматику выставляют на показатели 7,8 В, 15,6 В, 26 В для АКБ на 6, 12, 24 В соответственно. Ее срабатывание означает, что величина заряда достигла 100%.

Чтобы уменьшить риск сульфатации, АКБ заряжают малым током, при этом времени потребуется намного больше. Некоторые импульсные ЗУ производятся со встроенным режимом десульфатации, при подключении которого восстанавливается работоспособность батареи. Процесс происходит по специальному алгоритму с чередованием импульсов заряда и разряда.

Основные требования

Самодельные устройства, в отличие от заводских, требуют несколько другого подхода к эксплуатации. У большинства из них отсутствуют многие узлы, помогающие при зарядке и повышающие безопасность. Происходит так преимущественно потому, что мастера, не имея опыта монтажа сложных электронных схем, стремятся упростить конструкцию.

Если приборы автоматического контроля и аварийного отключения отсутствуют, требуется постоянно наблюдать за процессом. Оставлять работающее устройство без присмотра опасно: есть риск повреждения аккумулятора и даже пожара. Поэтому в зарядном устройстве, сделанном самостоятельно, желательно предусмотреть узлы для безопасной автономной работы.

Они должны обеспечить:

• стабильность вольтажа на выходе;
• отключение от аккумулятора при превышении зарядного тока или напряжения;
• самоблокировку — после аварийного отключения устройство самостоятельно запуститься не может;
• защиту от неправильного подключения полюсов.

Зарядка для автомобильного аккумулятора в домашних условиях

Если батарея не может провернуть стартер, а ЗУ нет, быстро собрать его нереально. В этом случае выручают простые приспособления. Они дают АКБ небольшой заряд, которого хватает, чтобы восполнить оставшуюся емкость.

Зарядка от блока питания ноутбука

Характеристики БП ноутбука (напряжение 19 В и сила тока 10 А) позволяют использовать его для подзарядки аккумулятора. Параметры даже чуть больше требуемых, поэтому прямое подключение не используют. В цепь последовательно включают сопротивление, роль которого исполняет автомобильная лампочка салонного освещения.

Ее подсоединяют к среднему плюсовому контакту блока питания. Второй контакт лампочки подключают к положительной клемме АКБ. Отрицательный выход на штекере БП соединяют с минусом батареи. Через несколько часов двигатель можно запускать.

От бытовой сети

Метод экстремальный, требует максимального соблюдения мер безопасности. Используют электрическую лампочку накаливания на 100 Вт, диод 1N4007. Подходящие характеристики у полупроводника от сгоревшей энергосберегающей лампочки. Подачу электричества в квартиру на время подключения самодельного устройства лучше прекратить.

В разрыв одного провода, идущего от розетки, последовательно включают лампочку, диод. Затем подключают к положительной клемме аккумулятора. Второй провод соединяют с отрицательным контактом.

Зарядный ток небольшой, всего 0,5 А, но его хватит, чтобы за 10 часов подзарядить АКБ. Можно параллельно подключить 2-3 лампочки, величина зарядного тока при этом возрастет, и процесс пойдет быстрее.

Вместо лампочки иногда используют электроплитку: для этого нужно включить ее на самую малую мощность. На заряд уходит меньше времени, но применять такой метод опасно: может пробить диод и замкнуть батарею.

Самодельная зарядка для АКБ

Существует много схем автомобильных зарядных устройств. Для реализации большинства подойдут детали, трансформаторы, выпаянные из старой радиоаппаратуры, блоки питания компьютеров.

Простое устройство на 6 и 12 вольт

Устройство подойдет для зарядки аккумуляторов напряжением 6 и 12 В, емкостью 10-120 А∙ч. Наладка после сборки не требуется, прибор сразу готов к работе.

1. Понижающий трансформатор Т1: от старого лампового телевизора или самодельный. Требуется мощность 300 Вт, ток 10-15 А, на выходе не менее 15 В.
2. Выпрямитель из 4 диодов VD2-VD5, которые выдерживают ток от 10 А, обратное напряжение не менее 40 В. Такие характеристики у полупроводников типа Д2124, Д242, Д305. Их устанавливают через изоляторы на радиатор площадью 300 см² и более.
3. Конденсаторы С1-С4 бумажные, рассчитанные не меньше, чем на 300 В. Такие используются в бытовой технике, имеют форму кубика.
4. Переключатели S2-S5 для регулировки тока.
5. Вольтметр PU1 на 30 В, амперметр PA1 на 30 А.

Величина зарядного тока устанавливается с помощью переключателей S2-S5. Через них в первичную обмотку трансформатора подключают конденсаторы С1-С4, гасящие колебания напряжения. Различными комбинациями включения тумблеров регулируют зарядный ток от 1 до 15 А с шагом 1 А. Например, чтобы установить 5 А, задействуют второй и четвертый переключатели. Комбинация S2 и S5 дает 10 А.

Зарядка с плавной регулировкой тока

Схема немного сложнее, но все детали доступны. Прибором заряжают 12-вольтовые АКБ, емкость которых — до 120 А∙ч. Вид зарядного тока — импульсный, используется тиристор. Регулятором плавно изменяют величину зарядного тока, но одновременно предусмотрен ступенчатый переключатель. Контролируют режим при помощи стрелочного амперметра на 30 А.

Самодельный резистор R1 нужен для ограничения тока. Для его изготовления подойдет медный или нихромовый провод диаметром 0,8 мм. Нужна будет небольшая индикаторная лампа Е1, рассчитанная на 24-36 В.

Выходное напряжение на понижающем трансформаторе 16-18 В, ток — 15 А. Ищут прибор с такими характеристиками или делают своими руками из подходящего устройства мощностью 300 Вт. Оставляют только первичную обмотку, вторичную из 42 витков наматывают проводом с изоляцией, сечение 6 мм².

Для схемы нужен тиристор КУ202 с буквенным индексом В-Н. Для охлаждения используют радиатор, площадь рассеивания которого от 200 см². А также понадобится диод VD1 любого типа с характеристиками обратного напряжения 20 В, тока — 200 мА.

Настраивают устройство калибровкой амперметра, подключив в качестве контрольного заведомо исправный. Для нагрузки вместо АКБ подключают автомобильные лампочки, общая мощность которых составляет 250 Вт.

Зарядка из компьютерного блока питания

Из старого блока питания ПК с контроллером TL 494 получается зарядное устройство с хорошими характеристиками. У него регулируемое напряжение и возможность подстройки тока до 10 А.

В демонтированный из компьютера БП вносят согласно схеме некоторые изменения:

1. На шинах питания откусывают все провода, оставив только желтые и черные.
2. Проводники одного цвета соединяют между собой. Жгут из черных — это минусовый контакт ЗУ, из желтых — плюсовой.
3. Печатные дорожки к ножкам 1, 14, 15, 16 микросхемы перерезают.
4. Для регулировки напряжения устанавливают переменный резистор 10 кОм, зарядного тока — 4,4 кОм.

Собирают способом навесного монтажа, используют провода с минимальным сечением 4 мм². Устанавливают вольтметр, амперметр, подключают провода с зажимами.

Расположенный внизу схемы резистор на 0,1 Ом мощностью 10 Вт и больше делают из меди или нихрома: подбирают нужную длину провода, замеряя сопротивление. Подойдут также резисторы С5-16МВ или 2 подключенных параллельно 5WR2J. Остальные — любого типа.

Основные ошибки конструирования самодельных зарядных устройств

Ошибки в конструировании связаны с тем, что мастера стремятся сделать схему проще. Приборы нередко состоят только из понижающего трансформатора и выпрямителя без устройств контроля и защиты.

Поэтому в работе с такими упрощенными самодельными ЗУ необходимо придерживаться следующих правил:

1. Постоянно контролировать процесс, не допускать перезаряда. Если нет возможности установить измерительные приборы в устройство, пользуются отдельным мультиметром.
2. Не оставлять без присмотра. Мастера нередко отказываются от установки устройств, которые при превышении допустимых параметров автоматически отключают зарядку. Это иногда оборачивается большими неприятностями при бесконтрольном процессе.
3. Правильно подсоединять минус и плюс, чтобы не повредить пластины АКБ. У заводских приборов есть встроенная защита от такой ошибки.
4. Подсоединять к аккумулятору только что выключенное устройство.
5. Сборку прибора следует проводить аккуратно: на входе опасные для жизни 220 В. Кроме того, ошибки в монтаже способны при включении вывести АКБ из строя.

Если придерживаться этих рекомендаций, можно делать подзарядку даже самым простым прибором, не опасаясь неприятностей.

Советы и рекомендации

Автозарядку рекомендуется делать универсальной, со многими функциями, чтобы использовать ее для разных аккумуляторов.

Схема преобразования 220 В до 16-18 В в зависимости от применяемых устройств бывает:

• с электромеханическим трансформатором;
• с использованием электронного трансформатора;
• без них.

Если подавать на зарядку переменное напряжение, даже пониженное — взрывается электролит. Поэтому диодный мост для выпрямителя в любом ЗУ — обязательный элемент. Его параметры для самодельного устройства рассчитывают, умножая зарядный ток для батареи на 1,33, затем на 1,25. Например, для заряда АКБ 6СТ-60 нужен ток 6 А (10% емкости). Узнают требуемые характеристики полупроводников по формуле: 6×1,33×1,25=9,975 (10 А).

Конденсаторы в большинстве случаев выпаивают из старых приборов. Обращают внимание на полярность: минусовый контакт обозначен на корпусе. Старые электролитические конденсаторы из советских радиоприборов не годятся. Они пересохли и не работают. Прошло слишком много времени, а конденсаторы сохраняют работоспособность до 25 лет.

Самая простая защита от перезаряда — диоды Шоттки. Когда аккумулятор приближается к полной зарядке, они плавно закрываются, ток постепенно падает. Это также защита от переполюсовки. Полупроводники при этом сгорают, но купить новые дешевле, чем АКБ.