Простое зарядное устройство - автомат

Метод заряда автомобильных аккумуляторных батарей (АБ) с визуальным контролем увеличения напряжения на АБ давно известный, однако и до сих пор многие делают это вручную. Автор предлагает автоматизировать этот процесс и прекращать заряд при достижении на АБ напряжения 14,4 В. Принципиальная электрическая схема зарядного устройства - автомата (ЗУ-А) приведена на рис. 1.

Рис.1

Если АБ разряжена, то на ней напряжение понижено и пороговое устройство будет выключено, реле К1 будет обесточено. Кратковременным нажатием кнопки SB1 (“START") установим контакты реле К1 в исходное состояния. В ЗУ-А применено поляризованное, двухпозиционное, двухстабильное реле типа РП4 с паспортом РС4520004. Это реле имеет несколько обмоток: I -120 Ом, выводы 1-2; II-120 Ом, выводы 3-4; III -1 2 0 Ом, выводы 6-5; IV - 120 Ом, выводы 8-7; V - 30 Ом, выводы 9-10; VI - 30 Ом, выводы 11 -12; VII - 1900 Ом, выводы 12-13. Высокоомная обмотка VII и обмотка VI включены последовательно (согласно) в заводском исполнении, используются для порогового устройства, а низкоомные обмотки, также включенные последовательно (согласно), используются для установления реле в исходное состояние. Таким образом, для установки ЗУ-A в исходное состояние обмотка реле будет иметь сопротивление 480 Ом, а обмотка для порогового устройства - 1930 Ом. Необходимые перемычки для последовательного включения обмоток указаны на схеме рис. 1.
Для поляризованного реле имеет значение полярность подключения питания, поэтому необходимо придерживаться указанных на схеме нумераций выводов обмоток. Устройство поляризованного реле типа РП-4 с паспортам: РС 4.520.011, обмотка III на 391 .. .529 Ом, обмотка I на 2295.. .3105 Ом; или РС4.520. 012, обмотка I на 425...575 Ом, обмотка III на 3145.. 4255 Ом. При нажатии кнопки SB1 “START" в реле К1 язычок якоря перебрасывается к левому контакту и создается цепь для открывания тиристора SA1 по управляющему электроду. При подключенной разряженной АБ и включенном гасящем резисторе R4 выставляем ток 5 А, передвигая хомут на резисторе R4. При достижения напряжения 14,4 В на АК, в результате заряда батареи, “пробивается” стабилитрон VD3 для схемы, рис. 1 и VD10 для схемы, приведенной на рис. 2, при этом увеличивается напряжении на базе транзисторного ключа VT1, который открывается и срабатывает реле К1, в котором язычок реле перебрасывается и выключает тиристор VS1, ток через АБ прекращается. Свечение светодиода HL2 будет указывать на окончании заряда аккумуляторной батареи. В исходном состоянии транзисторный ключ на VT1 надежно закрыт за счет введения светодиода HL3 в цепь эмиттера. Поляризованное реле двухпозиционное, двухстабильное, поэтому после срабатывания порогового устройства и переключения - возврата "назад" уже нет, никакого мультивибраторного эффекта не наблюдается. Для схемы, приведенной на рис. 1, необходимо обращать внимание на правильность подключения обмоток в отношении начало - конец: это необходимо для того, чтобы тиристор открывался на нужной полуволне синусоидального напряжения. Даже если в процессе заряда произойдет выключение напряжения электросети, то при появлении напряжения в электросети АБ будет заряжаться на прерванном этапе. Как показывает практика, такой заряд АБ не приводит к закипанию электролита. Напряжения срабатывания порогового устройства выставляются в процессе настройки подстроечным резистором R11. В верхнем положении подстроечного резистора R11 пороговое напряжение, срабатывания реле К1, наименьшее; а изменяя положение подстроечного резистора R 11,устанавливаем порог срабатывания 14,4 В.

Рис.2

В качестве силового трансформатора использован широко распространенный трансформатор от черно-белого телевизора типа ТС-180-2 после небольшой переделки. После разборки трансформатора необходимо снять все вторичные обмотки и намотать заново четыре обмотки: на каждой катушке наматывается по две обмотки; обмотка II содержит 36 витков провода ПЭВ2 диаметром 2,0 и имеет отводы от 3,5 витка и от 7 витка, обеспечивает выходное переменное напряжение 1 + 1 + 8 В, а обмотка III содержит 22 витка провода ПЭВ2 диаметром 0,51 и обеспечивает выходное переменное напряжение 6 В. На другой катушке наматывается обмотка II” (без отводов) и содержит 36 витков провода ПЭВ2 диаметром 2,0; обмотка ИГ содержит 22 витка провода ПЭВ2 диаметром 0,51. Первичные обмотки включены последовательно полностью, то есть 127 В +127 В, и трансформатор выдерживает напряжение в электросети 254 В, а от напряжения в электросети - 220 В + 10% совершенно не греется при круглосуточной работе. Вторичные обмотки также включены последовательно. Отводы во II обмотке сделаны для подбора выходного напряжения, чтобы обеспечить ток 5 А, для схемы, приведенной на рис. 1; или 7 А для схемы, приведенной на рис. 2, с гасящим резистором R4. Схема, приведенная на рис. 2, обеспечивает повышенный ток заряда, благодаря применению двухполупериодного выпрямления. При сборке трансформатора торцы "подков” трансформаторного железа необходимо покрыть краской. В качестве амперметра использован амперметр типа М42100 на 10 А, или М4200 на 10 А. Для вольтметра использован микроамперметр типа М4206 на 200 мкА, с дополнительным резистором на 100 кОм,при такой шкале показания прибора необходимо делить на 10. Тиристор VS1 необходимо установить на радиатор с S = 50 см2.В схеме, приведенной на рис.1,получено однополупериодное выпрямление за счет тиристора VS1.При желании, возможно применить и двухполупериодное выпрямление, применив мостовую схему выпрямления, как это показано на рис. 2. Такая схема обеспечит максимальный ток заряда 7 А. Схема автоматики такая же, как и в предыдущем варианте. Мощные диоды VD1, VD2 необходимо установить на радиаторах с S = 50 см2, а диоды VD3, VD4 - на общем радиаторе с S = 100 см2. Тиристор VS1 также необходимо установить на радиаторе с S = 50 см2. ЗУ-A собирается в металлическом корпусе подходящих размеров.
Вначале необходимо подключить АБ к ЗУ-A, а затем включать ЗУ-A в электросеть. При подключении АБ к ЗУ-A будет светить светодиод HL3. Для получения токов заряда более 7 А необходимо применять более мощные трансформаторы, типа ТС270, ТСЗЗО. Схема автоматики и в этом случае остается прежней. Если нет амперметра и вольтметра, то можно обойтись без них, подключив лампу накаливания на 3,5...6,3 В, 0,28 А параллельно резистору R4, и свечение лампы будет индикацией заряда, однако при первоначальной настройке ЗУ -A не обойтись без амперметра и вольтметра. Следует заметить, что в процессе зарядки ток постепенно уменьшается, что вполне закономерно, так как напряжение на АК увеличивается, а напряжение источника заряда остается прежним.
Описанный блок автоматики возможно применить и к другим зарядным устройствам, дополнив схему еще одним реле с мощными контактами, которое будет отключать зарядное устройство от сети в конце заряда. Печатная плата порогового устройства имеет размеры 63x35 мм.Вид печатной платы со стороны радиоэлементов приведен на рис. 3. Реле К1 находится вне платы. Вид печатной платы со стороны печатных проводников приведен на рис. 4.

Рис.3

Рис.4

Провода для подключения АБ должны иметь сечение не менее 4 мм2. Провод для подключения к минусовому выводу АБ обычно берут синего (голубого) цвета,а к плюсовому выводу - красного (розового) цвета. К проводам необходимо подпаять зажимы (крокодилы), для надежного контакта с выводами АБ.
Святослав Бабын пгт Кельменцы