У многих в гаражах пылятся и ржавеют старые советские зарядные устройства. Дизайн их нередко напоминает о ядерной войне, а внешнее состояние порой оставляет желать лучшего. Но зато у этих приборов есть главное – надежность, обеспеченная большим запасом электрической и конструктивной мощности. А если к старичку «прикрутить» недорогой электронный контроллер, олдскульный зарядник получит новую жизнь!
С тарые советские зарядные устройства обладают крепкими корпусами и сделанными по ГОСТу потрохами, а отдаваемый ими ток обычно не менее 8-10 ампер, а то и выше. Современные же зарядники зачастую хиловаты, а с сильно разряженными батареями, где как раз нужен большой ток, и вовсе не справляются, уходя в аварийный защитный режим…
Но «старички» пылятся на полках (а то и отправляются на свалку), поскольку в массе своей лишены модного сегодня и ставшего стандартом автоматического отключения заряда при достижении аккумулятором полной емкости. И автовладельцы опасаются оставлять их в гараже на ночь заряжать батарею– «как бы чего не вышло!».
На самом деле, опасность сильно преувеличена. Но и ее можно свести к практически полному нулю, если оснастить зарядное устройство модулем автоматического отключения. Сегодня китайские интернет-магазины предоставляют огромный выбор «полуфабрикатов» — готовых электронных схем-модулей, которые предназначены для апгрейда уже существующих устройств и гаджетов. Для использования многих из них не нужно быть радиотехником – достаточно иметь заурядные навыки ремонта электрической розетки в квартире. Итак, берем модуль-контроллер заряда и делаем из советского зарядного устройства – автоматическое!
Как устроено «допотопное» зарядное устройство?
В большинстве своем старые отечественные и импортные зарядные устройства были крайне примитивны и не содержали в себе даже зачатков умной электроники. Выполнялись зарядники по простейшей схеме – трансформатор понижал напряжение, а диодный мост делал из переменного тока постоянный. Регулировка силы зарядного тока осуществлялась ступенчатым переключателем либо в первичной цепи трансформатора, либо во вторичной (принципиальной разницы между двумя вариантами не было). Выглядело это обычно так:
Главные достоинства древних приборов – мощный качественный трансформатор и выпрямитель, позволяющие быстро заряжать даже сильно разряженные батареи, перед которыми часто пасуют современные микропроцессорные зарядки. Как правило, в корпусе советских устройств полно свободного места, поэтому туда несложно вставить китайский модуль контроля заряда, который сделает олдскульное зарядное устройство автоматическим.
Модули контроля заряда и их подключение
Модули контроля заряда подключаются к схеме старинного зарядника очень просто: для этого не нужно быть радиоинженером и не обязательно иметь паяльник – достаточно ножа для зачистки проводов, плоской отвертки для их подключения к клеммной колодке и элементарных электротехнических навыков на уровне умения починить настольную лампу.
Модуль, известный под названием XH-M601, стоит около 200 рублей. Торгуют им на небезызвестной китайской интернет-площадке десятки самых разных продавцов – приобрести не проблема. Модуль контролирует напряжение на аккумуляторной батарее и по достижении нормы отключает от сети зарядное устройство. Его можно разместить как внутри корпуса зарядного устройства, если там есть место, так и в любой подходящей пластиковой выносной коробочке. XH-M601 подключается в разрыв шнура зарядника, идущего к розетке 220 вольт, куском сетевого провода сечением 2х0,75 мм. А также его нужно подключить к клеммам-«крокодилам» зарядника для контроля напряжения на батарее – для этого можно использовать любые подходящие провода, ибо ток в контрольной цепи минимален. Два подстроечных элемента синего цвета на плате, регулируемых тоненькой плоской отверточкой, предназначены для выставления нижнего и верхнего порога срабатывания – то есть, напряжения, при котором зарядка включается и при котором выключается, обеспечивая цикличный принцип работы.
Чтобы настроить пределы работы модуля управления зарядкой, к нему на время подключается тестер в режиме вольтметра постоянного тока.
Модуль под названием XH-M602 подороже — он стоит около 500 рублей. Подключается аналогичным образом и аналогичным же образом функционирует, но управление уровнями начала и конца заряда уже осуществляется цифровым образом – с помощью клавиш «плюс/минус» и дисплея с индикацией напряжения. Для настройки необходимо с удержанием нажать левую клавишу иво время мигания дисплея настроить напряжение включения зарядного устройства. Затем с удержанием нажать правую клавишу и во время мигания дисплея настроить напряжение выключения зарядного устройства.
Такое устройство удобно тем, что для настройки режимов не требуются отвертка и вольтметр – все делается кнопками по показаниям дисплея.
Рассмотрим зарядное устройство с плавной регулировкой тока собранное по схеме промышленного образца «Свитязь». Устройство отлично подходит для зарядки аккумуляторов разного типа, предназначенных для питания электрических сетей автомобилей, мотоциклов, фонарей и т.д с номинальным напряжением до 12В. Также прибор может работать в режиме источника питания с плавной регулировкой напряжения от 0 до 12В и мощностью не более 75 Вт.
В схеме предусмотрена защита от токов короткого замыкания со стороны аккумулятора и неправильного его подключения.
Технические характеристики промышленного образца типа «Свитязь» (аналог: УЗИ-П-12/6-6,3):
1. Питание устройства осуществляться от сети переменного напряжения 220 В с отклонениями, не превышающими +/-10% и частотой 50Гц.
2. Номинальное напряжение заряжаемых аккумуляторов 12 В
3. Максимальное значение силы тока зарядки:
-12-вольтового аккумулятора, не более, 6,3 А;
-6-вольтового аккумулятора, не более, 1,6 А.
При изменении напряжения питания на 10% устройство производит зарядку аккумуляторной батареи при незначительном изменении зарядного тока.
4. Время зарядки разряженного до максимального допустимого уровня двенадцати вольтового аккумулятора емкостью 55 А/ч не более 20 час.; шести вольтового аккумулятора емкостью 14 А/ч – 10 час.
5. Габаритные размеры устройства, не более , мм — 170x115x210.
Схема:
Я собрал это устройство по схеме которая полагалась к промышленному образцу. Схема не подвергалась переработке. Некоторые радиоэлементы были заменены на соответствующие аналоги.
Рис.1. Принципиальная схема
Понижающий трансформатор служит для уменьшения напряжения питающей сети до величины, необходимой для зарядки аккумуляторных батарей. Я применил трансформатор ТС-180-2 от старого телевизора. Вторичную обмотку трансформатора необходимо было перемотать проводом достаточной толщины для силы тока до 6А. Для этого намотал вторичную обмотку на напряжение 24В. Для этого использовал медный провод диаметром 2,5 мм. На 24 В в трансформаторе ТС-180-2 необходимо намотать 76 витков. То есть на один вольт необходимо 3,1 витка вторички.
Выпрямленное напряжение, а следовательно и величина зарядного тока регулируется посредством тиристора изменением момента времени (фазы) отпирания. Момент времени (фазы) отпирания тиристора задается переменным резистором, который выведен на переднюю панель устройства.
Устройство может работать в режиме источника питания. Последовательность включения устройства такая же, как в режиме зарядки аккумулятора, только тумблер необходимо поставить в другое положение
Примечание : В режиме работы устройства как источника питания, электронная защита от короткого замыкания отсутствует. Защита от короткого замыкания осуществляется предохранителем вторичной цепи трансформатора. Потребляемая мощность на нагрузке не более 75 Вт.
Детали:
Здесь представлен список деталей, которые использовал я.
Устройство зарядное автоматическое УЗ-А-6/12-6,3-УХЛ 3.1 (в дальнейшем -устройство УЗ-А) предназначено для заряда 6-ти и 12-ти вольтовых стартерных аккумуляторных батарей, установленных на мотоциклах и автомобилях личного пользования.
Перед началом эксплуатации устройства УЗ-А (необходимо изучить настоящее руководство, а также правила по уходу и эксплуатации аккумуляторной батареи.
Устройство УЗ-А имеет плавную установку зарядного тока, электронную схему защиты, обеспечивающую сохранность аккумуляторной батареи при перегрузках, коротких замыканиях и неправильной полярности подключения выходных зажимов. При этом защита выполнена таким образом, что на выходе зарядный ток появляется только в случае, если к выходным зажимам подключен источник напряжения (аккумуляторная батарея).
Устройство УЗ-А рассчитано на эксплуатацию в условиях умеренного климата при температуре окружающего воздуха от минус 10 °С до плюс 40 °С и относительной влажности до 98 % при 25 °С.
Данное устройство производит заряд при наличии напряжения на аккумуляторной батарее не менее 4-х вольт.
Технические данные
- Напряжение питающей сети — 220 ± 22 В;
- Частота сети — 50 ± 05 Гц;
- Диапазон установки тока заряда — 0,5 — 6,3 А;
- Автоматическое отключение от аккумуляторной батареи через -10,5 ± 1 ч;
- Потребляемая мощность, не более -145 Вт;
- Переменное напряжение для питания переносной автомобильной лампы (12 или 36±2В).
На лицевой панели расположены:
- светодиод "СЕТЬ", сигнализирующий о включении устройства в сеть;
- индикатор тока для контроля тока заряда;
- кнопка включения устройства зарядного в режим заряда;
- ручка для установки тока заряда;
- светодиод, сигнализирующий об окончании цикла заряда.
На заднюю стенку устройства зарядного вынесен радиатор для охлаждения выпрямителя. На радиаторе установлены розетка для питания переносной лампы (12 или 36 В), электропаяльника и др., и предохранитель.
В нижней части корпуса, устройства имеется ниша, в которую укладывается сетевой шнур и кабели с контактными зажимами «+» и «-» для подключения зарядного устройства к соответствующим клеммам аккумулятора.
Рис. 1. Внешний вид устройства зарядного автоматического "Электроника".
Проверка работоспособности зарядного устройства
В условиях продажи зарядного устройства в магазине при отсутствии аккумулятора, а также у потребителя для проверки работоспособности зарядного устройства, допускается кратковременно использовать вместо аккумулятора батарейки из сухих элементов общим напряжением не менее 4 В (удобнее всего использовать батарейку на напряжение 4,5 В, допускается использование последовательно включенных элементов по 1,5 В каждый — не менее 3х элементов).
Проверку производить следующим образом:
- Установить ручку В в крайнее левое положение.
- Подключить контактные зажимы зарядного устройства к выводам батареи, соблюдая полярность: зажим «+» устройства к «+» батарейки, а зажим «-» устройства к «-» батарейки.
- Включить зарядное устройство в сеть переменного тока напряжением 220 В, при этом па лицевой панели устройства загорится светодиод "СЕТЬ" и в зависимости от состояния электронной схемы может загореться светодиод. Нажать кнопку [i]. При этом, если горел светодиод, то он погаснет.
- Поворотом ручки по часовой стрелке убедиться в изменении тока (ток будет плавно увеличиваться). Это является критерием работоспособности устройства. Примечание. Во избежание преждевременного выхода проверочной батареи из строя рекомендуется проверку тока проводить не более 5 ч- 10 секунд и величину тока устанавливать не более 3-5 А.
- После проверки выведите ручку (против часовой стрелки до отсутствия показаний зарядного тока. Отключите зарядное устройство от сети и от батарейки.
Требования по технике безопасности
При эксплуатации устройства УЗ-А не допускается:
- замена предохранителя, а также ремонт устройства во включенном состоянии;
- механическое повреждение изоляции сетевого шнура, проводов выходных зажимов, а также попадание на него химически активной среды (кислот, масел, бензина и Т.Д.).
В процессе заряда допускается превышение температуры корпуса устройства над температурой окружающей среды не более 60 °С.
Устройство изделия
Устройство УЗ-А представляет собой выпрямитель с плавной установкой тока. С выводов 3, 6 сетевого трансформатора Т1 напряжение поступает на 2[-полупериодный управляемый выпрямитель, выполненный на тиристорах VS1 и VS2.
Выпрямленное напряжение подается на аккумуляторную батарею через контакты X1 («плюс») и Х2 («минус»). Для контроля величины тока заряда служит индикатор тока РА1.
Для отключения цепи заряда от аккумулятора через 10,5 ± 1 час, управления работой тиристоров и установки необходимого тока заряда служит схема, собранная на транзисторах VT1 + VT11 и микросхеме DD1.
На транзисторе VT1 выполнен формирователь импульсов с частотой 50 Гц, на интегральной схеме DD1 — счетчик импульсов, на транзисторах VT8 и VT10 — делитель частоты на 2, на транзисторе VT6 — управляемый генератор (стабилизатор) тока.
При этом необходимый ток заряда устанавливается потенциометром RP1.
Генератор управляющих импульсов выполнен на транзисторах VTЗ и VT7.
Транзистор VT2 является усилителем этих импульсов по мощности.
Рис. 2. Принципиальная схема устройства зарядного автоматического "Электроника" — вариант 1 (нумерация деталей выполнена согласно маркировке на заводской схеме).
Рис. 3. Принципиальная схема устройства зарядного автоматического "Электроника" — вариант 2 (нумерация деталей выполнена согласно маркировке на заводской плате).
Рис. 4. Монтажная плата устройства зарядного автоматического "Электроника".
Рис. 5. Монтажная плата устройства зарядного автоматического "Электроника".
На транзисторе VT11 выполнена схема защиты от короткого замыкания и переполюсовки выводов.
Схема на транзисторах VT4 и VT5 служит для переключения устройства в режим уменьшенного тока (через 6 — 8 часов ток уменьшится в 1,3 — 2,5 раза).
На диодах VD7 и VD8 собран выпрямитель питания схемы формирователя импульсов и счетчика. Диоды VD5 и VD6 запрещают подачу импульсов на управляющий электрод тиристора в момент, когда к тиристору приложено обратное напряжение.
Для индикации включения сети и конца заряда служат светодиоды VD2 и VD13.
Предприятие — изготовитель оставляет за собой право замены отдельных элементов схемы, не влияющих на технические характеристики изделия.
Подготовка и порядок работы
Вынуть из ниши сетевой шнур и контактные зажимы.
Установить устройство устойчиво на ручку — подставку.
Установить ручку регулировки в крайнее левое положение.
Подключить контактные зажимы устройства к выводам аккумуляторной батареи, соблюдая полярность:
- «+» зажима устройства к «+» аккумуляторной батареи;
- «-» зажима устройства к «-» аккумуляторной батареи.
Включить устройство в сеть переменного тока напряжением 220 В, при этом на лицевой панели загорится светодиод "СЕТЬ" и в зависимости от состояния электронной схемы может загореться светодиод.
Нажать кнопку [i]. При этом, если после включения горел светодиод И, то он погаснет. Поворотом ручки регулировки установить по индикатору тока необходимый ток заряда.
При заряде аккумуляторной батареи ток заряда в первый момент может возрастать, а затем по мере заряда постепенно уменьшается, что является признаком увеличения ЭДС аккумуляторной батареи. Для улучшения режима заряда аккумулятора через 6-8 часов ток заряда автоматически уменьшится в 1,3 — 2,5 раза.
Через 10,5 часов (± 1 час) устройство автоматически отключается от аккумуляторной батареи, при этом на лицевой панели загорится светодиод.
Источник: Ходасевич А. Г, Ходасевич Т. И., Зарядные и пуско-зарядные устройства, Выпуск 2.