Представляем несложную схему приставки-автомата для автомобильного зарядного устройства. Простые промышленные и самодельные ЗУ для автоаккумуляторов рекомендуется дополнить этим автоматом, включающим его при понижении напряжения на аккумуляторной батарее до минимально допустимого значения и отключающим после полной зарядки. Тем более что далеко не каждое бюджетное ЗУ обладает такими функциями.
Электрическая схема
Максимальным напряжением для автомобильных аккумуляторов является величина 14,2...14,5 В, минимально допустимое - 10,8 В. Минимум желательно ограничить для большей надежности величиной 11,5...12 В. Работа схемы. После подключения АКБ и включения сети нажимают кнопку SB1 "Пуск". Транзисторы VT1 и VT2 закрываются, открывая ключ VT3, VT4, включающий реле К1. Оно своими нормально замкнутыми контактами К1.2 отключает реле К2, нормально замкнутые контакты которого (К2.1), замыкаясь, подключают зарядное устройство к сети. Такая сложная схема коммутаций используется по двум причинам: во-первых, обеспечивается развязка высоковольтной цепи от низковольтной; во-вторых, чтобы реле К2 включалось при максимальном напряжении АБ и отключалось при минимальном. Контакты К1.1 реле К1 переключаются в нижнее по схема положение. В процессе зарядки АБ напряжение на резисторах R1 и R2 возрастает, и при достижении на базе VT1 отпирающего напряжения, транзисторы VT1 и VT2 открываются, закрывая ключ VT3, VT4.
Реле К1 отключается, включая К2. Нормально замкнутые контакты К2.1 размыкаются и обесточивают зарядное устройство. Контакты К1.1 переходят в верхнее по схеме положение. Теперь напряжение на базе составного транзистора VT1, VT2 определяется падением напряжения на резисторах R1 и R2. По мере разряда АБ напряжение на базе VT1 снижается, и в какой-то момент VT1, VT2 закрываются, открывая ключ VT3, VT4. Снова начинается цикл зарядки. Конденсатор С1 служит для устранения помех от дребезга контактов К1.1 в момент переключения. 
Настройка приставки к зарядному
Регулировку проводят без аккумулятора и зарядного устройства. Нужен регулируемый БП постоянного напряжения с пределами плавной регулировки до 20 В. Его подключают к выводам схемы вместо GB1. Движок резистора R1 переводят в верхнее положение, а движок R5 - в нижнее. Напряжение источника устанавливают равным минимальному напряжению батареи (11,5...12 В). Перемещением движка R5 добиваются включения реле К1 и светодиода VD7. Затем, поднимая напряжение источника до 14,2...14,5 В, перемещением движка R1 достигают отключения К1 и светодиода. Изменяя напряжение источника в обе стороны, убеждаются, что включение устройства происходит при напряжении 11,5...12 В, а отключение - при 14,2...14,5 В. Настройка готова - можно проводить испытания. Только первую зарядку обязательно контролируйте, находясь рядом.
Готовое устройство-автомат можно разместить в корпусе самого зарядного (если позволяет место), а можно в виде отдельного блока.
Раздел:
Это очень простая схема приставки к вашему уже имеющемуся зарядному устройству. Которая будет контролировать напряжение заряда аккумуляторной батареи и при достижении выставленного уровня - отключать его от зарядника, тем самым предотвращая перезарядку аккумулятора.
Это устройство не имеет абсолютно никаких дефицитных деталей. Вся схема построена всего на одном транзисторе. Имеет светодиодные индикаторы, отображающие состояние: идет зарядка или батарея заряжена.
Кому пригодятся это устройство?
Такое устройство обязательно пригодится автомобилистам. Тем у кого есть не автоматическое зарядное устройство. Это приспособление сделает из вашего обычного зарядного устройства - полностью автоматический зарядник. Вам больше не придется постоянного контролировать зарядку вашей батареи. Все что нужно будет сделать, это поставить аккумулятор заряжаться, а его отключение произойдет автоматически, только после полной зарядки.Схема автоматического зарядного устройства
Вот собственно и сама схема автомата. Фактически это пороговое реле, которое срабатывает при превышении определенного напряжения. Порог срабатывания устанавливается переменным резистором R2. Для полностью заряженного автомобильного аккумулятора он обычно равен - 14,4 В.
Схему можете скачать здесь -
Печатная плата
Как делать печатную плату, решать Вам. Она не сложная и поэтому ее запросто можно накидать на макетной плате. Ну или можно заморочиться и сделать на текстолите с травлением.
Настройка
Если все детали исправные настройка автомата сводиться только к выставлению порогового напряжения резистором R2. Для этого подключаем схему к зарядному устройству, но аккумулятор пока не подключаем. Переводим резистор R2 в крайнее нижнее положение по схеме. Устанавливаем выходное напряжение на заряднике 14,4 В. Затем медленно вращаем переменный резистор до тех пор, пока не сработает реле. Все настроено.Поиграемся с напряжением, чтобы убедиться что приставка надежно срабатывает при 14,4 В. После этого ваш автоматический зарядник готов к работе.
В этом видео вы можете подробно посмотреть процесс всей сборки, регулировки и испытания в работе.
Зарядное устройство-приставка, т.е. зарядное устройство (ЗУ или ЗУ-приставка) не имеющее собственного источника питания.
Источником питания для устройства могут выступать ИИП, БП, трансформаторы, солнечные батареи, ветрогенераторы, аккумуляторы, бортсети транспорта, напряжением от 20 до 60 Вольт постоянного тока или от 18 до 42 Вольт переменного тока. Можно увеличить верхний диапазон, но для этого необходимо будет изменить номиналы комплектующих входного каскада и входное напряжение внутренних стабилизаторов напряжения на +12 и +5 В.
Зарядное устройство может работать в нескольких режимах:
- Заряжать/разряжать любые аккумуляторы, по выбранному, пользователем, алгоритму, токами и напряжениями, на каждом из этапов алгоритма, в диапазоне 0-40В и 0-50А. Разрядник до 18А, а при наличии внешней активной нагрузки, устанавливаемой вместо предохранителя F3 и замене номиналов токовых резисторов с 0.33 Ома на 0.15 Ома 10Вт, то до 40А.
- Выступать в роли лабораторного БП или программируемого источника питания, в диапазоне 0-40В и 0-50А.
- МРРТ-контроллер - заряд АКБ, когда источником является солнечные батареи или ветрогенератор (поддержано железом, но пока не реализовано в ПО)
- В холостую, быть включенным, но не выдавая на выход не чего - гальванически отключенная нагрузка и выключенный силовой преобразователь.
Алгоритмы заряда аккумуляторов:
- IUoU - поэтапная стабилизация, сначала тока ("I" - стабилизация тока) - этап основного заряда, до достижения, на клеммах АКБ, напряжения следующего этапа стабилизации по напряжению ("U" - стабилизация напряжения) - этап заряда при стабилизированном напряжении, стабилизация по напряжению удерживается до значения минимального зарядного тока ("о" - тока отключения), после отключения ЗУ, ожидается падение напряжения на клеммах АКБ до значения напряжения следующего этапа стабилизации напряжения ("U" - стабилизация напряжения) - этап хранения, удерживая значение напряжения на клеммах АКБ бесконечно долго, пока АКБ подключен к ЗУ. Если, на любом из этапов алгоритма, произойдёт отключение источника питания, то при возобновлении питания, ЗУ возобновит работу заданного алгоритма, с этапа, который был до выключения. Все программируемые значения токов, напряжений, алгоритма и его этапов хранятся в энергонезависимой памяти EEPROM.
- IUIoU - поэтапная стабилизация, сначала тока ("I" - стабилизация тока) - этап основного заряда, до достижения, на клеммах АКБ, напряжения следующего этапа стабилизации по напряжению ("U" - стабилизация напряжения) - этап заряда при стабилизированном напряжении, стабилизация по напряжению удерживается до значения зарядного тока следующего этапа стабилизации тока ("I" - стабилизация тока) - этап так называемой "добивки" и продолжается до тех пор пока напряжение на клеммах АКБ не достигнет значения ограничения напряжения или напряжение не будет расти в течении 2 часов, после чего происходит отключение АКБ от ЗУ ("о" - отключение), после отключения, ожидается падение напряжения на клеммах АКБ до значения напряжения следующего этапа стабилизации напряжения ("U" - стабилизация напряжения) - этап хранения, удерживая значение напряжения на клеммах АКБ бесконечно долго, пока АКБ подключен к ЗУ. Если, на любом из этапов алгоритма, произойдёт отключение источника питания, то при возобновлении питания, ЗУ возобновит работу заданного алгоритма, с этапа, который был до выключения. Все программируемые значения токов, напряжений, алгоритма и его этапов хранятся в энергонезависимой памяти EEPROM.
- IUo - тоже, что и в пункте 1, но без этапа хранения - АКБ отключается в конце заряда
- IUIo - тоже, что и в пункте 2, но без этапа хранения - АКБ отключается в конце заряда
- "Качели" - заряд с ограничением тока и напряжения, т.е. заряд заданным током, до заданного напряжения, с последующим отключением и ожиданием до заданного напряжения падения, далее по кругу (циклу), пока зарядный ток не упадет до заданного тока отключения.
- "Ассиметричный" - чередование, заряда заданным током, до заданного напряжения и разрядом заданным током, в соотношении времени заряд/разряд.
- Разряд заданным током, до заданного напряжения, при достижении которого напряжение стабилизируется, а ток уменьшается, до тех пор пока ток не упадёт до заданного значения.
- Комбинации алгоритмов - КТЦ (разряд заряженного АКБ + последующий заряд по алгоритму IUIo), три КТЦ подряд.
Схема подключения микроконтроллера:
Схема усиленного блока разряда (с увеличенным макс. током разряда):
Фото устройства:
Принцип работы устройства:
При включении устройства все ЦАП устанавливаются в нулевое значение, блокируются ШИМ-контроллер и драйвер полумоста, производится проверка, программно, нет ли не завершенных процессов, если есть включается их продолжение, если нет остаётся выключенным, программа (ПО) выходит в основное меню. Из основного меню пользователь задаёт значения напряжений и токов, для каждого из этапов, выбранного алгоритма работы с АКБ или указывает ток и напряжение для режима лабораторного БП. А так-же, из основного меню, пользователь может установить настройку даты и времени, откалибровать датчик тока и проверить работоспособность EEPROM.
Во время процессов работы МК задаёт, соответствующим ЦАП-ам, уровни напряжения, которые подаются на соответствующие ОУ-ошибки ШИМ-контроллера TL494 или ОУ разрядника. ОУ ошибки сравнивает уровни ЦАП-ов с уровнями поступающие с выходного каскада, выставляя соответствующую скважность ШИМ. Сигнал ШИМ поступает на драйвер полумоста IR2184 и поочерёдно включает/выключает ключи полумоста, с заданным мертвым временем. Тем самым обеспечивая работу синхронного понижающего DC-DC преобразователя (Чоппер). МК измеряет, при помощи АЦП, выходное напряжение, ток, напряжение источника, напряжение нагрузки, сравнивая с заданными значениями, пользователем, напряжений и тока, корректируя уровни заданных ЦАП-ов. МК отображает всю полученную информацию на дисплее, "в реальном времени". Пользователь во время процесса может корректировать значения заданных напряжений и тока. При возникновении не штатных ситуаций, МК отключает преобразователь, АКБ от ЗУ гальванически и информирует пользователя о, обрыве цепи АКБ, превышении значений напряжения или тока.
Пользователь самостоятельно может обновлять прошивку с компьютера по USB, при помощи программы AVRProg и бутлоадера в МК.
Схемы и прошивка (ПО) распространяются бесплатно только для индивидуального повтора, коммерческое использование запрещено.
Исходный код ПО (прошивки) не распространяется и является интеллектуальной собственностью Автора.
С Уважением Торопов Роман Юрьевич, г. Пермь.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Силовой блок устройства | |||||||
| VDS1, VD1, VD3, D6 и D7 | Диод Шоттки | 60CPQ150 | 8 | Любые диоды, желательно шоттке, током более 50А, напряжением более входного и как можно меньшим прямым напряжением | В блокнот | ||
| D1 | Диод Шоттки | SR560 | 1 | В блокнот | |||
| D2, D3 | Диод Шоттки | 1N5822 | 2 | В блокнот | |||
| VD2, VD4, D4, D5 | Выпрямительный диод | MUR120RLG | 4 | В блокнот | |||
| VT1, VT2, VT4 | Биполярный транзистор | BCR56 | 3 | В блокнот | |||
| VT3, VT5 | MOSFET-транзистор | IRFP4321PBF | 2 | В блокнот | |||
| IR2184 | Драйвер питания и MOSFET | IR2184 | 1 | Драйвер полумоста | В блокнот | ||
| TL494 | ШИМ контроллер | TL494 | 1 | ШИМ-контроллер | В блокнот | ||
| VR2, VR4 | DC/DC импульсный конвертер | LM2576HV | 2 | на +5В и на +12В | В блокнот | ||
| DA1 | Датчик тока | ACS758LCB-050B-PFF-T | 1 | двунаправленный Датчик тока на эффекте Холла +/- 50А | В блокнот | ||
| L1, L2 | Дроссель | 100 мкГн 3А | 2 | В блокнот | |||
| L3 | Дроссель | 30...60 мкГн 60А на частоте преобразования 95 КГц | 1 | ! | В блокнот | ||
| R11-R15, R17-R23, R25, R27, R29-R30 | SMD резисторы | 1% 0805 | 16 | 200R, 1K, 10K, 12K, 20K, 10M | В блокнот | ||
| R16, R24 | SMD резисторы | 5% 2512 | 2 | 5.6R | В блокнот | ||
| R26 | прецизионный резистор | 18КОм 0.05% | 1 | ! | В блокнот | ||
| R28 | прецизионный резистор | 2КОм 0.05% | 1 | ! | В блокнот | ||
| С24 | 10000мкФ * 63В | 2 | набор параллельных конденсаторов, при питании от стабилизированных источников - два по 10000мкФ*63В, в остальных случаях, выпрямленный пульсирующий ток - из расчета не менее 1000мкФ*63В на 1А нагрузки и паспортный ток одного конденсатора на их количество | В блокнот | |||
| С32 | Конденсаторы электролитические | 2700мкФ * 50В | 4 | 4-ре параллельных конденсатора Low ESR 4 ампера | В блокнот | ||
| C10, C16, C19, C30, C33 - C36 | 0805 0.1мкФ | 10 | В блокнот | ||||
| С28 | SMD конденсаторы керамические | 0805 1000пФ | 1 | В блокнот | |||
| C26 | SMD конденсаторы керамические | 1812 330нФ * 250В | 1 | В блокнот | |||
| C25, C31 | Конденсаторы пленочные с радиальными выводами | 330 нФ * 250В | 2 | В блокнот | |||
| C7 | Конденсаторы электролитические | 680 мкФ * 63В | 1 | В блокнот | |||
| C8, C18 | Конденсаторы электролитические | 1000мкФ * 16В | 2 | В блокнот | |||
| C27 | Конденсаторы электролитические | 10 мкФ * 16В | 1 | В блокнот | |||
| С29 | 10 мкФ * 16В | 1 | В блокнот | ||||
| С52 | SMD конденсаторы эл. танталовые | 1 мкФ * 16В | 1 | В блокнот | |||
| K1, K2 | Реле на одно переключение, 12В | 50А | 2 | электромагнитное, гальваническое переключение | В блокнот | ||
| Блок разрядника | |||||||
| VT6-VT8 | MOSFET-транзистор | IRL2910PBF | 6 | В блокнот | |||
| R43-R45 | Резистор проволочный 5Вт | 0.33R | 6 | В блокнот | |||
| R40-R42 | SMD резисторы 0805 | 1КОм | 6 | В блокнот | |||
| R35-R37 | SMD резисторы 0805 | 100R | 6 | В блокнот | |||
| R39 | SMD резисторы 0805 | 3.9 КОм | 1 | В блокнот | |||
| R34 | SMD резисторы 0805 | 1 КОм | 1 | В блокнот | |||
| C37-C41 | SMD конденсаторы керамические | 100 нФ | 8 | В блокнот | |||
| Блок клавиатуры и дисплея | |||||||
| WH2004A/B/D | LCD-дисплей 20 x 4 | WH2004A | 1 | В блокнот | |||
| R60 | SMD резисторы 0805 | 5.6R | 1 | В блокнот | |||
| C49 | SMD конденсаторы керамические | 100 нФ | 1 | В блокнот | |||
| R62 | Подстроечный резистор | 10 КОм | 1 | В блокнот | |||
| R7-R10 | SMD резисторы 0805 | 10 КОм | 4 | В блокнот | |||
| Кнопка тактовая | SWT-9 | 17 | В блокнот | ||||
| Блок управления (лудится и паяется припоем Sn96Ag04) | |||||||
| ATmega1284P-AU | МК AVR 8-бит | ATmega1284P | 1 | 20 МГц | В блокнот | ||
| DAC1, DAC2 | ЦАП | DAC8830 | 2 | 16 бит | |||
Загрузка...