Сборка и настройка зарядного устройства для аккумуляторов LiFePO4
Полная схема зарядного устройства – кликните на ссылку и схема откроется в новой вкладке браузера.
Блок питания зарядного устройства
Для блока питания я использовал трансформатор ТП-20-14, у него две вторичные обмотки по 9 вольт и 0.7 A. К одной вторичной обмотке подключил диодный мост с конденсаторами и стал отматывать обмотку по несколько витков с последующим контролем напряжения на выходе блока питания. Отматывал, пока напряжение на выходе блока питания не достигло 8.5 вольт.
Аналогично поступил со второй обмоткой, затем соединил обмотки параллельно (соблюдая правильную фазировку). Получился нестабилизированный блок питания с нужным мне током (1.4 A). При манипуляциях с трансформатором обязательно подключайте его к сети 220 v через предохранитель, иначе “дым пойдет”.
Должен заметить, что трансформатор ТП-20-14 ощутимо нагревается во время заряда, поэтому рекомендую применить трансформатор мощнее. Блок питания можно использовать другой, в том числе импульсный.
Сборка и настройка стабилизатора напряжения и схемы ограничения тока
Рассмотрим порядок изготовления одного канала зарядного устройства. Сначала собирается стабилизатор напряжения, на рисунке ниже он обведен красной линией. Транзистор КТ972 нужно установить на радиатор.
К коллектору Т1 (КТ972) подключается плюс блока питания, минус подключается к аноду TL431. Регулировкой подстроечного резистора R2 на эмиттере Т1 устанавливается напряжение 3.6 вольта.
Затем устанавливаются детали схемы ограничения тока, всего три детальки: транзистор КТ315, резистор R3 (180 Om), резистор R4 (2 Om). Шунт R4 лучше поставить помощнее, чтобы не грелся, 1 Вт будет достаточно. Плюс блока питания остается подключенным к коллектору Т1 (КТ972), а минус от анода TL431 нужно отключить и подключить к эмиттеру Т2 (КТ315). Схема ограничения тока заряда на рисунке ниже обведена красной линией.
Схема ограничения тока заряда должна ограничивать ток на уровне 300 – 350 mA, чтобы проверить это, кратковременно подключите к выходу стабилизатора (вместо аккумулятора) мощный резистор сопротивлением от 5 до 6 Om и, последовательно этому резистору, амперметр. Если амперметр показывает ток 300 – 350 mA, то ограничение тока присутствует.
Настройка схемы индикации заряда
Соберите схему индикации заряда. Для настройки понадобятся два резистора любой мощности и сопротивлением 100 Om и 240 Om. С помощью подстроечного резистора R11 нужно добиться, чтобы при подключении вместо аккумулятора резистора 240 Om светился зеленый светодиод, а при подключении вместо аккумулятора резистора 100 Om светился красный светодиод. Более точную настройку нужно производить при заряде реальных аккумуляторов.
Таким же образом собираются и настраиваются остальные каналы зарядного устройства. В начале заряда аккумулятора ток будет максимальным, а напряжение составит примерно два вольта (в зависимости от степени разряженности аккумулятора). Затем, на протяжении периода заряда, ток будет уменьшаться, а напряжение расти. Когда напряжение достигнет 3.6 вольта, а ток будет составлять несколько миллиампер, должен погаснуть красный светодиод, а зеленый загореться, это значит, что аккумулятор заряжен.
Ссылки на AliExpress:
Линейка моделей ЗУ «Кедр»
«Кедр-М»
Многофункциональное ЗУ, предназначенное для осуществления зарядки необслуживаемых/обслуживаемых автомобильных аккумуляторов ёмкостью 30-90 А*час, для проведения процедуры десульфатации пластин, для длительного поддержания в рабочем состоянии простаивающих батарей.
Возможности прибора модификации «М»:
- выполнение зарядки аккумулятора в автоматическом режиме (исключается человеческий фактор);
- возможность задействовать циклический режим, применяемый для восстановления ёмкости сильно сульфатированных батарей;
- защита от переполюсовки и КЗ;
- наличие режима дозарядки.
В комплект поставки включены кабели с качественными зажимами, которые вместе с сетевым шнуром расположены в отсеке устройства, находящемся с обратной стороны прибора.
При работе ЗУ «Кедр-М» следует избегать контактов с токопроводящими поверхностями – это опасно для жизни. Нельзя осуществлять заправку АКБ ближе 1 метра к любым отопительным приборам, а также источникам открытого огня.
Основные характеристики модели:
- номинал напряжения заряжаемых АКБ – 12 В (стандарт для легковых авто);
- ток заряда – max 4 А;
- протяжённость импульсного тока в фазе заряда циклического режима – 20-75 секунд;
- длительность импульсного тока (фаза разряда) – 5-25 секунд;
- мощность устройства – 85 Вт;
- температурный диапазон использования – 10-40°С.
Краткое описание алгоритма функционирования: первый переключатель должен пребывать в положении «заряд», второй – переключаться в зависимости от типа зарядки (возможны два значения – непрерывный и циклический заряд). Непрерывный используется для классической зарядки аккумулятора, циклический – для десульфатации пластин, требует подключения по параллельной схеме нагрузки в виде 12-ваттной автомобильной лампы на 6 Вт.
При попытке зарядить батарею, разница потенциалов которой на выводах менее 10 В, отечественный прибор уходит в защиту и отключается.
«Кедр-М» допускает смену режимов «на лету» без отключения прибора от розетки. Если АКБ севшая, начальный ток зарядки устанавливается на отметке 4 А, и это значение по мере зарядки будет уменьшаться. Завершая процесс, ЗУ отключится и сообщит об этом моргающим светодиодом.
При использовании циклического режима начальное время зарядки составляет 45 секунд, затем наступает фаза разрядки при подключенной нагрузке. Автоматическое отключение не предусмотрено, поэтому процесс нуждается в контроле со стороны автовладельца.
Зарядные устройства «Кедр-Авто», версии 4А и 12В
Самые надёжные модели (особенно 4А) «Кедр-Авто» умеют работать только со свинцово-кислотными АКБ, включая зарядку и возможность тренировками посредством циклов заряд-разряд.
Здесь также отсутствует отсек для шнура питания – он встроенный и подключён со стороны задней стенки.
Основные характеристики моделей:
- работает с 12-вольтовыми АКБ;
- мощность устройства – 90 Вт;
- ток заряда – максимум 4 А (для АКБ большой ёмкости такой прибор не годится).
«Кедр-Авто-10» – модель зарядно-предпускового устройства
Представляет собой «продвинутый» и специализированный вариант зарядника «Кедр-Авто 4А».
В новой зарядке в число отличий от аналога 2008 года выпуска входят следующие:
- улучшенная схематика защиты от переполюсовки, перегрузки, всех разновидностей КЗ;
- имеется предпусковой режим, отсутствующий ранее (так называемый «форсаж»). Это функция ускоренной зарядки 10-амперным током, после которой ЗУ переходит на обычный 4-амперный режим;
- добавлена возможность производить циклическую десульфатацию пластин;
- при выборе автоматического режима «Кедр-Авто-10» после завершения основной части подзарядки переходит в режим дозаряда с током 0,5 А, что позволяет осуществить максимально полную зарядку АКБ без нанесения вреда посредством перезаряда;
- номинальный тока зарядка в режиме «автомат» – 4 ампера;
- производитель увеличил срок службы ЗУ до 5 лет при условии соблюдения требований, изложенных в руководстве по эксплуатации;
- конструкторам удалось снизить массу устройства до 600 г. – это один из лучших показателей в данном классе.
Основные характеристики модели:
- габариты – 185х90х130 мм.;
- величина тока зарядки при предпусковом режиме – 10 А;
- выходная мощность «Кедр-Авто-10» — 250 Вт;
- номинал тока зарядки аккумуляторов – 4 А;
- номинал вольтажа заряжаемых АКБ – 12 В (стандарт для легковых авто).
Время зарядки аккумулятора «Кедр-Авто»-4/10 зависит от ёмкости батареи и степени её разряженности. 10-я модель оснащена микропроцессором, способным взять на себя управление процессом зарядки, включая предпусковой режим. Модель 10А является незначительно усовершенствованным вариантом предшественника «Кедр-Авто-10» при таких же технических характеристиках.
Конструкция автоматического зарядного устройства
Все детали зарядного устройства размещены в корпусе миллиамперметра В3-38, из которого удалено все его содержимое, кроме стрелочного прибора. Монтаж элементов, кроме схемы автоматики, выполнен навесным способом.
Конструкция корпуса миллиамперметра, представляет собой две прямоугольные рамки, соединенные четырьмя уголками. В уголках с равным шагом сделаны отверстия, к которым удобно крепить детали.
Силовой трансформатор ТН61-220 закреплен на четырех винтах М4 на алюминиевой пластине толщиной 2 мм, пластина в свою очередь прикреплена винтами М3 к нижним уголкам корпуса. Силовой трансформатор ТН61-220 закреплен на четырех винтах М4 на алюминиевой пластине толщиной 2 мм, пластина в свою очередь прикреплена винтами М3 к нижним уголкам корпуса. На этой пластине установлен и С1. На фото вид зарядного устройства снизу.
К верхним уголкам корпуса закреплена тоже пластина из стеклотекстолита толщиной 2 мм, а к ней винтами конденсаторы С4-С9 и реле Р1 и Р2. К этим уголкам также прикручена печатная плата, на которой спаяна схема автоматического управления зарядкой аккумулятора. Реально количество конденсаторов не шесть, как по схеме, а 14, так как для получения конденсатора нужного номинала приходилось соединять их параллельно. Конденсаторы и реле подключены к остальной схеме зарядного устройства через разъем (на фото выше голубой), что облегчило доступ к другим элементам при монтаже.
На внешней стороне задней стенки установлен ребристый алюминиевый радиатор для охлаждения силовых диодов VD2-VD5. Тут так же установлен предохранитель Пр1 на 1 А и вилка, (взята от блока питания компьютера) для подачи питающего напряжения.
Силовые диоды зарядного устройства закреплены с помощью двух прижимных планок к радиатору внутри корпуса. Для этого в задней стенке корпуса сделано прямоугольное отверстие. Такое техническое решение позволило к минимуму свести количество выделяемого тепла внутри корпуса и экономии места. Выводы диодов и подводящие провода распаяны на не закрепленную планку из фольгированного стеклотекстолита.
На фотографии вид самодельного зарядного устройства с правой стороны. Монтаж электрической схемы выполнен цветными проводами, переменного напряжения – коричневым, плюсовые – красным, минусовые – проводами синего цвета. Сечение проводов, идущих от вторичной обмотки трансформатора к клеммам для подключения аккумулятора должно быть не менее 1 мм2.
Шунт амперметра представляет собой отрезок высокоомного провода константана длиной около сантиметра, концы которого запаяны в медные полоски. Длина провода шунта подбирается при калибровке амперметра. Провод я взял от шунта сгоревшего стрелочного тестера. Один конец из медных полосок припаян непосредственно к выходной клемме плюса, ко второй полоске припаян толстый проводник, идущий от контактов реле Р3. На стрелочный прибор от шунта идут желтый и красный провод.
Печатная плата блока автоматики зарядного устройства
Схема автоматического регулирования и защиты от неправильного подключения аккумулятора к зарядному устройству спаяна на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита.
На фотографии представлен внешний вид собранной схемы. Рисунок печатной платы схемы автоматического регулирования и защиты простой, отверстия выполнены с шагом 2,5 мм.
На фотографии выше вид печатной платы со стороны установки деталей с нанесенной красным цветом маркировкой деталей. Такой чертеж удобен при сборке печатной платы.
Чертеж печатной платы выше пригодится при ее изготовлении с помощью технологии с применением лазерного принтера.
А этот чертеж печатной платы пригодится при нанесении токоведущих дорожек печатной платы ручным способом.
Шкала вольтметра и амперметра зарядного устройства
Шкала стрелочного прибора милливольтметра В3-38 не подходила под требуемые измерения, пришлось начертить на компьютере свой вариант, напечатал на плотной белой бумаге и клеем момент приклеил сверху на штатную шкалу.
Благодаря большему размеру шкалы и калибровки прибора в зоне измерения, точность отсчета напряжения получилась 0,2 В.
Провода для подключения АЗУ к клеммам аккумулятора и сети
На провода для подключения автомобильного аккумулятора к зарядному устройству с одной стороны установлены зажимы типа крокодил, с другой стороны разрезные наконечники. Для подключения плюсового вывода аккумулятора выбран красный провод, для подключения минусового – синий. Сечение проводов для подключения к устройству аккумулятора должно быть не менее 1 мм2.
К электрической сети зарядное устройство подключается с помощью универсального шнура с вилкой и розеткой, как применяется для подключения компьютеров, оргтехники и других электроприборов.
Chardyncev › Блог › Ремонт зарядного устройства Кедр авто 10А»
Здесь, скорее, не ремонт, а свап. Зарядное отказалось заряжать АКБ. Пролежав неделю под столом, оно попало под мой паяльник. Я не мастер. Не шарю в электронике. Но… Много ума не надо, чтобы с помощью вольтметра понять, что с трансформатора напряжение всё же есть. При разных способах подключение переменное напряжение было 12.4 и 25 примерно. Подключился к 12 вольтам. Ток переменный. Валяются у меня разобранные блоки питания от ПК. Там на плате я видел диодный мост. Ищем. Выпаиваем из платы и припаиваем к выводам трансформатора.
При токе 8А диодный мост грелся сильно. Намазал термопастой и прикрутил к металлической пластине, на которой располагались два тиристора.
Позже конструкцию я поменял. Тиристоры выкинул (я же их не использую).
Вместо этой пластины поставил радиатор от того же БП, от которого был взят диодный мост.
Плату выкидывать не стал. От неё работает амперметр. Замерил температуру радиатора без вентилятора при 8А. Нагрел до 80c.
Поставил вентилятор. При 9-10А температура держится от 50с до 55с.
Между диодным мостом и предполагаемой АКБ поставил предохранитель 10А (10А — максимальный заявленный ток, который может выдать устройство изначально. Я его превышать не стал). Кстати, теперь ЗУ можно использовать, как блок питания.
Порядок зарядки автомобильного аккумулятора автоматическим самодельным ЗУ
Перед зарядкой снятый с автомобиля аккумулятор необходимо очистить от грязи и протереть его поверхности, для удаления кислотных остатков, водным раствором соды. Если кислота на поверхности есть, то водный раствор соды пенится.
Если аккумулятор имеет пробки для заливки кислоты, то все пробки нужно выкрутить, для того, чтобы образующиеся при зарядке в аккумуляторе газы могли свободно выходить. Обязательно нужно проверить уровень электролита, и если он меньше требуемого, долить дистиллированной воды.
Далее нужно переключателем S1 на зарядном устройстве выставить величину тока заряда и подключить аккумулятор соблюдая полярность (плюсовой вывод аккумулятора нужно подсоединить к плюсовому выводу зарядного устройства) к его клеммам. Если переключатель S3 находится в нижнем положении, то стрелка прибора на зарядном устройстве сразу покажет напряжение, которое выдает аккумулятор. Осталось вставить вилку сетевого шнура в розетку и процесс зарядки аккумулятора начнется. Вольтметр уже начнет показывать напряжение зарядки.
Рассчитать время заряда аккумулятора с помощью онлайн калькулятора, выбрать оптимальный режим зарядки автомобильного аккумулятора и ознакомиться с правилами его эксплуатации Вы можете посетив статью сайта «Как заряжать аккумулятор».
Ассортимент зарядных устройств
Конструкция схемы, как и конструкция различных зарядных устройств, может отличаться. Но основные черты и характеристики остаются прежними.
Весь ассортимент зарядных устройств Kedr предназначен для свинцово-кислотных батарей. Они являются отличными помощниками для восстановления шихты, а также для контроля сульфатации.
Наиболее распространенные и популярные модели включают:
- Kedr Auto 10A;
- Kedr Auto 4A;
- Кедр М.
Для наглядности каждое устройство следует рассматривать отдельно.
Модель Кедр М
Это самая старая модель в линейке. Она была изъята из употребления. Но устройство регулярно продается на вторичном рынке.
Хороший помощник для реанимации батарей. Он был заменен на Kedar Auto 4A.
Kedar M имеет следующие характеристики:
- Автоматическое отключение. Предотвращает перезарядку аккумулятора во время зарядки и предотвращает его повреждение.
- Циклическая зарядка. Специальный режим. Подходит для батарей, подверженных сульфатации. Помогает удалить отложения с поверхности пластин.
- Защита от неправильного подключения. Предположим, автомобилист торопился и изменил полярность. Без этой защиты может возникнуть короткое замыкание и другие проблемы. Функция для новичков и невнимательных людей.
- Перезарядка. Еще один полезный режим. Он восполняет заряд батареи на 100%.
Выполнен в виде удобной коробки. Имеется дополнительный отсек для размещения кабелей и клемм.
Внутренняя конструкция зарядного устройства Kedr
Технические характеристики следующие:
- Питание от розетки 220 В;
- назначение — работа с батареями 12 В;
- потребляет 85 Вт электроэнергии;
- может давать ток 4 А;
- длительность импульса при циклической зарядке — 15-75 секунд
- оптимальный диапазон рабочих температур -10 +40 градусов Цельсия.
Необходим мониторинг операций. В конце концов, это не автоматическая зарядка.
Есть и недостаток: невозможность зарядки батарей, на клеммах которых напряжение менее 10 В. Это приведет к срабатыванию защиты.
Модель Кедр Авто 4А
Среди лидеров рынка — зарядные устройства от НИИПП, которые идут под названием Kedr Auto 4A. Более современное устройство с расширенными возможностями.
Он также предназначен для свинцово-кислотных источников питания 12 В. Однако проблематично работать с батареями емкостью более 60 Ач. Он может не справиться.
Имеется 3 основные функции:
- Циклическая зарядка. Устойчив к воздействию сульфатации. Пользователи отмечают высокую эффективность режима десульфатации.
- Автоматическое отключение питания. Автоматическое отключение зарядного устройства по окончании процесса зарядки. Предотвращает перезарядку.
- Защита. Защищает от короткого замыкания и неправильного подключения. Также предотвращает воздействие скачков напряжения и перегрузок.
К основным особенностям относятся:
- Ток зарядки до 4 А;
- Работа от сети 220 В;
- Ориентация на батарею 12 В;
- Номинальная потребляемая мощность 85 Вт;
- Весит приблизительно 2,5 кг;
- Работает в диапазоне температур от -10 до +40 градусов Цельсия.
Недорогая, но практичная модель. Его стоимость оправдана на 100%.
«Кедр-Авто 10»
Это устройство является улучшенной версией Cedar Auto 4A. Его можно использовать так же, как и его предшественника.
Особенности Kedr Auto 10 заключаются в следующем:
- Пересмотрен для лучшей защиты от перегрузки, переполюсовки, перегрузки, короткого замыкания любого типа;
- Новый предпусковой режим после повышения тока на 10 А для ускоренной зарядки;
- После окончания зарядки батареи зарядное устройство автоматически переключается в режим постзарядки с усилением тока на 0,5 А. Это предотвращает повреждение батареи в результате перезарядки;
- Срок службы увеличивается до 5 лет при соблюдении указанных условий эксплуатации;
Внимание. Вес зарядного устройства уменьшился до 600 г
В результате КЕДР-авто 10 демонстрирует очень высокий рейтинг среди аналогичных устройств других производителей.
Линейка зарядных устройств для аккумуляторов “Кедр”
› ЗУ
Зарядное устройство “Кедр” восстанавливает заряд аккумуляторов 12 В. Прибор особенно необходим зимой, когда батарея разряжается быстрее. При выполнении зарядки в домашних условиях нужно соблюдать правила, предотвращающие травмирование пользователя и выход АКБ из строя.
Внешний вид зарядного устройства “Кедр Авто 10”.
Модельный ряд зарядных устройств “Кедр”
Несмотря на то что модели ЗУ имеют принципиальные отличия в электрических схемах, все они используются для зарядки и/или удаления сульфатного налета с пластин аккумуляторов.
“Кедр М”
Рассматриваемый прибор обладает функциями:
- Автоматическое отключение. Препятствует перезаряду и повреждению батареи.
- Циклический режим. Используется для устранения сульфатного налета, препятствующего набору заряда.
- Предотвращение неправильного подключения. Если пользователь перепутает клеммы, короткого замыкания не произойдет.
- Дозарядка. Позволяет аккумулятору набрать полную мощность.
Модель имеет контейнер для хранения аксессуаров. В отсек помещают сетевой провод и зажимы.
Зарядное устройство подает опасное для жизни напряжение. Начиная делать ремонт своими руками, аппарат отключают от сети. Запрещено закрывать вентиляционные отверстия или устанавливать предохранители неподходящего номинала. Прибор нельзя размещать вблизи источников тепла.
Составные элементы зарядного устройства “Кедр М”
Технические данные ЗУ “Кедр М”:
- тип источника питания – бытовая электросеть с напряжением 220 В;
- тип подлежащих зарядке АКБ – 12 В;
- сила подаваемого тока – до 4 А;
- потребляемая мощность – 85 Вт;
- длительность импульса тока при включении циклического варианта зарядки – 15-75 секунд;
- диапазон рабочих температур – +10…+40°С.
Для подготовки устройства к работе нужно подсоединить провода с клеммами и перевести тумблеры в нужное положение.
Существует 2 варианта функционирования прибора:
- Непрерывный. Используется при необходимости зарядки работоспособной АКБ.
- Циклический. Применяется для очищения металлических пластин. При этом выводы соединяют с потребителем энергии мощностью 6 Вт. После этого зажимы подключают к токовыводам.
ЗУ “Кедр М” работает только тогда, когда напряжение аккумулятора составляет не менее 10 В. При подключении сильно разряженных элементов питания активируется защита.
Менять режим работы зарядника можно в подключенном к электросети состоянии.
Если батарея разряжена, аппарат будет подавать 4 А. Со временем сила тока снижается. После полного восстановления мощности АКБ устройство отключается, начинает мигать индикатор заряда. Самопроизвольного отключения у ЗУ нет, требуется вмешательство пользователя.
“Кедр Авто 4А” и “Кедр Авто 12В”
Эти приборы разработаны для зарядки и ремонта свинцово-кислотных источников питания, выдающих напряжение 12 В. Встроенный контейнер для хранения аксессуаров отсутствует, сетевой кабель выходит из задней стенки корпуса.
Технические характеристики устройства:
- тип источника питания – электрическая сеть с напряжением 220 В;
- напряжение заряжаемых аккумуляторов – 12 В;
- подаваемый ток – до 4 А;
- номинальная мощность – 85 А.
Схема работы зарядного устройства “Кедр” (1991 г.)
Зарядно-предпусковое устройство “Кедр Авто 10”
Эта модель является улучшенным вариантом ЗУ “Кедр Авто 4А”. Прибор предназначен для зарядки элементов питания свинцово-кислотного типа.
Основными отличиями этого устройства являются:
- Улучшенная защита. ЗУ оснащено встроенным модулем, предотвращающим перегрузку, короткое замыкание и неправильное подключение.
- Наличие режима “Форсаж”. На раннем этапе зарядки устройство подает ток силой 10 А. После частичного набора заряда прибор переходит к непрерывной работе. После завершения первого этапа подается ток в 0,5 А. Это позволяет полностью восстановить мощность АКБ, исключая перезаряд.
- Возможность выполнения циклической десульфатации.
- Автоматический режим. ЗУ непрерывно подает ток силой 4 А.
- Увеличенный срок эксплуатации. Устройство бесперебойно функционирует в течение 5-8 лет.
- Небольшой вес. Масса прибора не превышает 0,6 кг.
Характеристики устройства согласно инструкции:
- ширина – 18,5 см;
- высота – 13 см;
- толщина – 9 см;
- сила тока в начале зарядки – 10 А;
- средняя сила тока – 4 А;
- энергопотребление – 250 Вт;
- тип источника питания – электрическая сеть 220 В.
Как пользоваться на примере ЗУ “Кедр Авто 4А”
Заряжать АКБ автомобиля устройствами “Кедр” несложно. Даже при неправильном подключении батарея не выйдет из строя.