Как известно, свинцовые аккумуляторные батареи служат существенно дольше, если находятся постоянно в заряженном виде. Для этой цели промышленность выпускает несколько моделей несложных бытовых зарядных устройств, однако их стоимость "не по карману" многим из читателей. Ниже описано самодельное зарядное устройство, изготовление которого вполне под силу радиолюбителям средней квалификации.

В большинстве случаев зарядное устройство представляет собой источник постоянного или пульсирующего тока, состоящий из сетевого трансформатора, выпрямителя и балластного элемента, ограничивающего ток зарядки батареи.

На балластном элементе (чаще всего его роль выполняет реостат, лампа накаливания или мощный транзистор) теряется значительная мощность, выделяющаяся в виде тепла

В процессе зарядки необходимо постоянно контролировать и подстраивать зарядный ток, изменяющийся вследствие изменения напряжения на батарее, нестабильности напряжения сети и прочих причин, что крайне неудобно. На страницах радиолюбительской литературы описано довольно много разнообразных конструкций зарядных устройств. Тем не менее хотелось бы предложить вниманию читателей еще один вариант автоматизированного зарядного устройства, свободного от перечисленных недостатков и позволяющего заряжать свинцовые аккумуляторные батареи емкостью от 10 до 160 А. ч.

Оно обеспечивает стабильный пульсирующий ток, равный (среднее значение в амперах) 5 10 % от значения емкости батареи (в ампер-часах). Зарядка длится 10 12 ч до достижения напряжения на батарее 14,6.. 14,9 В. при плотности электролита 1,27 1,29 г/см³

Зарядное устройство состоит из сетевого трансформатора Т2 (см принципиальную схему), мощного выпрямителя на диодах VD8, VD9 и тринисторах VS1, VS2, маломощного источника, выполненного на элементах VD6, VD7, R17, VD5, VD4, С4, С5 и питающего электронный узел.

В электронный узел, в свою очередь, входят устройство управления тринисторами, собранное на однопереходном транзисторе VT2 и импульсном трансформаторе Ti, стабилизатор зарядного тока на ОУ DA2, система автоматического контроля напряжения батареи на компараторе DA1 и устройство защиты от ошибочного подключения нагрузки в обратной полярности, выполненное на реле К1.

Благодаря использованию устройств автоматики, стабилизирующих зарядный ток и контролирующих степень зараженности батареи по напряжению на ней, полностью отпадает необходимость постоянного наблюдения за процессом зарядки.

С токоизмерительного резистора R18 на инвертирующий вход ОУ DA2 через резистор R14 поступает напряжение, пропорциональное зарядному току. С делителя R12R13 на тот же вход подано напряжение, требуемое для задания начального смещения и компенсации технологического разброса параметров операционного усилителя, что необходимо при однополярном его питании.

Это позволяет использовать в узле практически любые ОУ. Резистором R9 устанавливают не обходимое значение тока зарядки.

Благодаря конденсатору СЗ, ОУ DA2, кроме сравнения сигналов на входах, выполняет еще и функцию интегрирования их разности с большой постоянной времени. Дело в том, что напряжение, падающее на резисторе R18, не постоянное, а пульсирующее.

При увеличении по какой-либо причине зарядного тока возрастает напряжение на резисторе R18, а значит, и на инвертирующем входе ОУ DA2. Напряжение на его выходе уменьшается, замедляется зарядка конденсатора СЗ и запаздывает открывание тринисторов выпрямителя. В результате ток за­рядки возвращается к первоначальному значению. За напряжением на выводах заряжаемой батареи следит система автоматического контроля, собранная на компараторе DA1. Напряжение поступает на его инвертирующий вход с делителя R2R3.

Как только оно превысит пороговый уровень, установленный делителем R1R4R5, на выходе с открытым эмиттером (вывод 2) компаратора появится высокий уровень. Транзистор VT1 откроется и зашунтирует конденсатор С6. По этой причине поступление импульсов управления на тринисторы VS1, VS2 прекратится и они закроются, а включившийся "зеленый" светодиод HL1 просигнализирует об окончании зарядки

Если же через некоторое время напряжение на батарее уменьшится до 11 .11,5 В, компаратор переключится в первоначальное состояние, транзистор VT1 закроется и вновь начнется процесс зарядки Пороговое напряжение соответствующее прекращению зарядки, устанавливают резистором R1. ЦепьC1R7VD2 позволяет более точно измерить напряжение на выводах батареи, поскольку исключает влияние выходного напряжения зарядного устройства.

При ошибочном подключении батареи к зарядному устройству в обратной полярности диод VD11 откроется, сработает реле К1 и зашунтирует своими контактами К1.1 конденсатор С6. Поэтому тринисторы не будут открываться при включении питания устройства. Ошибку проиндицирует включившийся светодиод HL2.

Следует отметить, что такая защита эффективна только тогда, когда батарею подключают к выключенному зарядному устройству - это следует помнить при его эксплуатации. Если использовать более мощное автомобильное реле К1, следует включить его размыкающие контакты в разрыв минусовой цепи в точке Б (см. схему) - защита будет более надежной.

Предохранитель FU2 служит для размыкания зарядной цепи при аварийных ситуациях. Так как зарядное устройство является, по сути, источником стабильного тока, оно выдерживает кратковременные замыкания выхода, но длительное пребывание его в таком режиме недопустимо из-за перегрева элементов большим импульсным током

Конструктивно зарядное устройство выполнено в металлическом кожухе подходящих размеров (который при эксплуатации прибора должен быть заземлен}, хотя может быть вмонтировано непосредственно в распределительный электрощит гаража или мастерской.

Элементы выпрямителя VS1 и VD8, VS2 и VD9 устанавливают попарно на два теплоотвода. Резистор R18 выполнен из провода диаметром 0,5 ..0,8 мм с высоким удельным сопротивлением (константан, манганин, нихром).

Замена тринисторов КУ202Е и диодов Д231 наТ122-16 и Д112-16 соответственно увеличит максимально допустимый зарядный ток и надежность устройства. При этом сетевой трансформатор Т2 нужно тоже подобрать более мощный.

Вместо К553УД1 подойдут практически любые ОУ общего назначения, к примеру, из серии К140 или 153. В качестве компаратора DA1 также можно применить ОУ Реле К1 - РЭС10, паспорт РС4.529 031-08 Амперметр РА1 - любой магнитоэлектрический с током полного отклонения 10 А. Трансформатор Т1 - серийный ТИ-4 или самодельный, намотанный на кольце типоразмера К20х12х6 из феррита МЗ000НМ.

Первичная обмотка содержит 60, а вторичные - по 40 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,1 мм Обмотки следует надежно изолировать одну от другой и от магнитопровода лакотканью. Сетевой трансформатор Т2 - промышленный или самодельный мощностью не менее 180 Вт с напряжением на вторичной обмотке 18 20 В эфф. при токе не менее 10 А. В случае самостоятельного изготовления трансформатора его проще переделать из сетевого ТС-180 или ТС-200 от лампового телевизора. Все вторичные обмотки с него следует удалить и намотать новую обмотку - 65 витков провода ПЭВ-2 1,5.

Провода от зарядного устройства к батарее должны иметь двойную изоляцию, сечение не менее 2,5 мм², и заканчиваться зажимами, обеспечивающими надежный контакт с выводами батареи.

Если при повторении зарядного устройства возникли трудности с приобретением однопереходного транзистора КТ117А или сомнения в его работоспособности, задачу проще всего решить заменой этого прибора аналогом, собранным из двух биполярных транзисторов (см. статью Б. Ерофеева "Экономичный сенсорный выключатель освещения" в "Радио", 2001, № 10.с.29,30)

Устройство не критично к разбросу параметров элементов, но требует налаживания Для этого потребуются исправная заряженная аккумуляторная батарея, эквиваленты нагрузки - два проволочных резистора сопротивлением 1 и 3 Ом с мощностью рассеивания не менее 100 Вт (отрезки нихромовой спирали, проволочные резисторы и т. п.), а также кислотный ареометр для измерения плотности электролита

Сначала налаживают систему стабилизации зарядного тока. К выходу устройства подключают нагрузку сопротивлением 3 Ом.

Отключают диод VD3 от коллекторной цепи транзистора VT1 и подают питание устройства Резистором R12 при верхнем по схеме положении движка резистора R9 добиваются тока в нагрузке равного 1 А.

Далее к выходу устройства подключают нагрузку сопротивлением 1 Ом и, подбирая резисторы R10, R11 и R13 (осторожно, чтобы не перегрузить зарядное устройство¹), добиваются изменения тока через нагрузку в пределах 1. .10 А. при вращении движка резистора R9.

Затем налаживают систему автоматического контроля напряжения на батарее. Припаивают на место вывод диода VD3.

Присоединяют к выходу устройства батарею аккумуляторов и включают питание. При достижении плотности электролита 1,27 1,29 г/см³ медленно вращают движок резистора R1 до зажигания светодиода HL1 и выключения зарядного тока. Подстраивая резистор R5, добиваются повторного включения зарядного тока при снижении напряжения на выводах батареи до 11 . 11,5 В (батарею для этого необходимо разрядить). Если для переменного резистора R9 изготовить шкалу и при налаживании проградуировать ее, можно отказаться от амперметра РА1.

В заключение - совет ни в коем случае не следует заряжать кислотные - свинцовые батареи в условиях городской квартиры по причине выделения в процессе зарядки агрессивных токсичных газов и невозможности заземления устройства.

Б. СОРОКОУМОВ

материал подготовил А. Кищин (UA9XJK)