Stabilizzatore di tensione per il caricatore. Caricabatteria da auto regolabile semplice

Lo stabilizzatore di corrente consente di ricevere correnti nel carico Da 1 mA a 10 A . Il dispositivo contiene i seguenti componenti principali: sorgente di tensione di riferimento, potente generatore di corrente di uscita, unità master di precisione, così come alimentatore e strumenti di misura . Un potente generatore di corrente di uscita che genera una corrente nel carico è costruito sulla base di un amplificatore operazionale secondo modello classico. L'elemento di controllo è realizzato su transistor compositi VT2 e VT3.
La sorgente di tensione di riferimento è un inseguitore di tensione, la cui uscita è caricata su una serie di resistori di precisione collegati in serie R4-R12. All'ingresso del ripetitore arriva pressione costante Uo proveniente dall'uscita di uno stabilizzatore di tensione parametrico a due stadi sui diodi di riferimento VD1 e VD3 della serie D818E e KS515A tramite un partitore su resistori Rl - R3. Su ciascuna delle 9 resistenze di carico R4 - R12, la stessa tensione scende, pari a U0 / 9. Pertanto, dalle uscite di questo divisore possono essere rimosse dieci tensioni di riferimento nell'intervallo da O a U0. Per migliorare la precisione del assegnazione, le resistenze di carico sono selezionate a bassa resistenza con una tolleranza dell'1%. I segnali di uscita dello ION sono formati nel nodo di controllo della tensione del potente generatore di corrente di uscita.

Circuito sorgente di corrente per la ricarica della batteria

L'unità master di precisione è un sommatore realizzato su un amplificatore operazionale ad alta precisione della serie K140UD14A. Fornisce la somma delle tensioni di riferimento prelevate dal divisore R4-R12. Ciò consente di impostare qualsiasi tensione da 0 a 1.111 U0 all'uscita dell'amplificatore operazionale DA2 utilizzando gli interruttori SA1 - SA4 secondo l'espressione:

dove K1, K2, KZ, K4 -0, 1, 2, ... 9 sono i coefficienti impostati rispettivamente dagli interruttori SA1 - SA4. Pertanto, un nodo di impostazione di precisione consente di impostare in modo discreto la tensione di impostazione in incrementi di U0 / 9000. Per un'elevata precisione di somma, i resistori sommatori devono avere una tolleranza di 0,05 ... 0,1% e una resistenza molto maggiore di quella dello ION resistori. Questa costruzione del nodo master fornisce semplicità e un'elevata precisione di installazione quando quantità minima particolari.

In questo articolo, parliamo di un altro caricabatteria per auto. Caricheremo le batterie con una corrente stabile. Il circuito del caricatore è mostrato in Figura 1.

Un trasformatore riavvolto da una TV a tubo TS-180 viene utilizzato come trasformatore di rete nel circuito, ma sono adatti anche TS-180-2 e TS-180-2V. Per riavvolgere il trasformatore, prima lo smontiamo con cura, senza dimenticare di notare da quali lati è stato incollato il nucleo, è impossibile confondere la posizione delle parti a forma di U del nucleo. Quindi tutti gli avvolgimenti secondari vengono caricati. L'avvolgimento di schermatura, se si utilizza il caricatore solo in casa, può essere lasciato. Se si prevede di utilizzare il dispositivo in altre condizioni, l'avvolgimento di schermatura viene rimosso. Viene rimosso anche l'isolamento superiore dell'avvolgimento primario. Successivamente, le bobine vengono impregnate con vernice bachelite. Naturalmente, l'impregnazione in produzione avviene in una camera a vuoto, se non ci sono tali opportunità, la impregneremo a caldo: con vernice calda, riscaldata a bagnomaria, gettiamo le bobine e aspettiamo un'ora finché non sono impregnati di vernice. Quindi lasciamo scolare la vernice in eccesso e mettiamo le bobine in un forno a gas con una temperatura di circa 100 ... 120 ° C. In casi estremi, l'avvolgimento delle bobine può essere impregnato di paraffina. Successivamente, ripristiniamo l'isolamento dell'avvolgimento primario con la stessa carta, ma anche impregnata di vernice. Successivamente, avvolgiamo lungo le bobine ... ora conteremo. Per ridurre la corrente mossa inattiva, e ovviamente aumenterà, poiché non disponiamo del ferroplasto necessario per l'incollaggio di anime ritorte e spezzate, utilizzeremo tutte le spire degli avvolgimenti delle bobine. Così. Il numero di giri dell'avvolgimento primario (vedi tabella) è 375 + 58 + 375 + 58 = 866 giri. Il numero di giri per volt è 866 giri diviso per 220 volt, otteniamo 3.936 ≈ 4 giri per volt.

Calcoliamo il numero di giri dell'avvolgimento secondario. Impostiamo la tensione dell'avvolgimento secondario a 14 volt, che ci darà una tensione di 14 √ 2 = 19,74 ≈ 20 volt all'uscita del raddrizzatore con condensatori di filtro. In generale, minore è questa tensione, minore sarà la potenza inutile sotto forma di calore rilasciata sui transistor del circuito. E così, moltiplichiamo 14 volt per 4 giri per volt, otteniamo 56 giri dell'avvolgimento secondario. Ora impostiamo la corrente dell'avvolgimento secondario. A volte è necessario ricaricare rapidamente la batteria, il che significa che è necessario aumentare la corrente di carica fino al limite per un po'. Conoscendo la potenza complessiva del trasformatore - 180W e la tensione del secondario, troviamo la corrente massima 180/14 ≈ 12,86A. La corrente massima del collettore del transistor KT819 è 15A. La potenza massima secondo il libro di riferimento di questo transistor in una custodia di metallo è di 100 W. Ciò significa che con una corrente di 12 A e una potenza di 100 W, la caduta di tensione attraverso il transistor non può superare ... 100/12 ≈ 8,3 volt, a condizione che la temperatura del cristallo del transistor non superi 25˚С. Quindi hai bisogno di una ventola, poiché il transistor funzionerà al limite delle sue capacità. Selezioniamo una corrente pari a 12A, a patto che in ogni braccio del raddrizzatore siano già presenti due diodi da 10A ciascuno. Secondo la formula:

Moltiplichiamo 0,7 per 3,46, otteniamo il diametro del filo 2,4 mm.

È possibile ridurre la corrente a 10 A e utilizzare un filo con un diametro di 2 mm. Per facilitare il regime termico del trasformatore, l'avvolgimento secondario non può essere rivestito con isolamento, ma semplicemente ricoperto con uno strato aggiuntivo di vernice bachelite.

I diodi KD213 sono montati su radiatori a piastre 100 × 100x3 mm in alluminio. Possono essere installati direttamente sulla cassa metallica del caricatore tramite guarnizioni in mica a pasta termica. Invece di 213-x, puoi usare D214A, D215A, D242A, ma i diodi KD2997 con qualsiasi lettera sono più adatti, il valore tipico della caduta di tensione diretta è 0,85 V, il che significa che con una corrente di carica di 12 A lo faranno essere rilasciato sotto forma di calore 0,85 12 = 10W. Massimo rettificato DC questi diodi sono 30A e non sono costosi. Il chip LM358N può funzionare con tensioni del segnale di ingresso vicine allo zero, non ho visto analoghi domestici. I transistor VT1 e VT2 possono essere utilizzati con qualsiasi lettera. Come derivazione è stata utilizzata una striscia di lamiera stagnata. Le dimensioni della mia striscia ritagliata da un barattolo di latta () sono 180 × 10x0,2 mm. Con i valori delle resistenze R1,2,5 indicati nel diagramma, la corrente viene regolata nel range da 3 a 8A circa. Minore è il valore del resistore R2, maggiore è la corrente di stabilizzazione del dispositivo. Leggi come calcolare la resistenza aggiuntiva per un voltmetro.

Circa l'amperometro. Per me una striscia tagliata secondo le dimensioni sopra indicate, quasi per caso ha una resistenza di 0,0125 ohm. Ciò significa che quando una corrente di 10 A lo attraversa, U \u003d I R \u003d 10 0,0125 \u003d 0,125 V \u003d 125 mLV cadrà su di esso. Nel mio caso la testa di misura utilizzata ha una resistenza di 1200 ohm ad una temperatura di 25°C.

Digressione lirica. Molti radioamatori, regolando a fondo gli shunt per i loro amperometri, per qualche motivo non prestano mai attenzione alla dipendenza dalla temperatura di tutti gli elementi dei circuiti che assemblano. Puoi parlare di questo argomento all'infinito, ti farò solo un piccolo esempio. Qui resistenza attiva telaio della mia testa di misurazione a diverse temperature. E per quali condizioni dovrebbe essere calcolato uno shunt?

Ciò significa che la corrente impostata a casa non corrisponderà alla corrente impostata sull'amperometro in un garage freddo in inverno. Se questo non ti interessa, fai un interruttore per 5,5 A e 10 ... 12 A e nessun dispositivo. E non aver paura di romperli, questo è un altro grande vantaggio caricabatterie con stabilizzazione corrente.

E così via. Con una resistenza del circuito di 1200 ohm e una corrente di deflessione totale dell'ago del dispositivo di 100 μA, è necessario applicare una tensione di 1200 0,0001 \u003d 0,12 V \u003d 120 mV alla testa, che è inferiore alla caduta di tensione attraverso lo shunt resistenza a una corrente di 10 A. Pertanto, in serie con la testina di misura, inserire un resistore aggiuntivo, preferibilmente un resistore di sintonia, per non risentire della selezione.

Lo stabilizzatore è montato su un circuito stampato (vedi foto 3). Ho limitato la corrente di carica massima per me stesso a sei ampere, quindi con una corrente di stabilizzazione di 6 A e una caduta di tensione su un potente transistor di 5 V, la potenza rilasciata è di 30 W e la ventola soffia dal computer, questo radiatore si riscalda fino a temperatura di 60 gradi. Con una ventola questo è molto, è necessario un dissipatore di calore più efficiente. Determinare approssimativamente il richiesto. Il mio consiglio a tutti voi è di installare dei radiatori pensati per il funzionamento di dispositivi in PP senza refrigeratori, meglio che le dimensioni del dispositivo aumentino, ma quando questo refrigeratore si ferma non brucerà nulla.

Durante l'analisi della tensione di uscita, il suo oscillogramma era molto rumoroso, il che indica l'instabilità del circuito, ad es. lo schema è stato suscitato. Ho dovuto integrare il circuito con un condensatore C5, che garantiva la stabilità del dispositivo. Sì, inoltre, per ridurre il carico su KT819, ho ridotto la tensione all'uscita del raddrizzatore a 18 V (18 / 1,41 \u003d 12,8 V, ovvero la tensione dell'avvolgimento secondario del mio trasformatore è 12,8 V). Scarica il disegno scheda a circuito stampato. Arrivederci. KVYu.

Aggiunta. Analogico LM358 - KR1040UD1

In ogni auto, la batteria viene caricata da un generatore. Il generatore stesso fornisce una tensione stabilizzata alla rete elettrica, non superiore a 14,2-14,4 Volt. È interessante notare che per caricare completamente la batteria, è necessario collegare 14,5 volt o più ai suoi terminali, che dipende dal tipo di batteria. E qualsiasi batteria normale, trovandosi sotto il cofano di un'auto, non sarà mai carica al 100%. Conclusione: se si utilizzano i caricatori, è possibile eseguire un ciclo di carica completo. Successivamente, parleremo del loro corretto utilizzo.

Il più semplice è caricare con una corrente stabilizzata

Esiste una classe di caricabatterie in grado di regolare la corrente di uscita. L'uso di tali apparecchiature è semplice, devi solo sapere qual è la corrente di carica massima per ciascuna batteria. Osserviamo il battery case, troviamo il valore della capacità:

BOSCH Etichetta batteria argento

Il valore, come puoi vedere, è indicato in amperora. Di solito ci sono i seguenti numeri: 55 o 60 Ah. Ricorda che la corrente di carica massima è un decimo capacità elettrica diviso per un'ora.

Esempio: 60 diviso per 10 e otteniamo 6. Ciò significa che una batteria con una capacità di 60 Ah non può essere caricata con una corrente superiore a 6 Ampere.

Un ciclo di carica completo, effettuato utilizzando la corrente massima consentita, è di 10 ore. Questo segue dalla teoria. In pratica, però, le cose sono più complicate:

Quando la carica raggiunge il 75% della capacità, la corrente si dimezza. Per le batterie al piombo, a questo livello di carica, ai terminali sarà presente la seguente tensione: esattamente 14,4 V;
Ricarica batteria esente da manutenzione, ridurre la corrente di altre 2 volte, non appena la tensione ai terminali raggiunge i 15 Volt (85-90% di carica);
Va ricordato che il valore effettivo della capacità dipende dalla temperatura. A -30 gr. Celsius, scende al 50%. Quindi, se si prevede di far funzionare la batteria a basse temperature, non portare mai la carica al 100% del valore nominale.

Dal consiglio numerato “1”, la conclusione segue: dopo sei, massimo dopo sette ore di carica, è necessario verificare a che punto è la tensione ai terminali. Se non sai cosa dovrebbe essere al 75% di carica, dimezza la corrente.

La batteria è considerata completamente carica se la tensione ai suoi terminali non cambia durante la carica. Effettuare le misurazioni due volte con un intervallo di 1 ora. Questo sarà sufficiente.

Utilizzo di stabilizzatori di tensione

Il caricatore standard permette di regolare la corrente e niente di più. Tuttavia, le moderne apparecchiature prevedono una seconda modalità in cui l'operatore può impostare il valore della tensione.

Caricabatterie moderno con la possibilità di impostare la tensione

In teoria, è necessario utilizzare la modalità di tensione stabilizzata nella seconda fase di ricarica. Cioè, prima la batteria viene caricata con una corrente stabilizzata, quindi, raggiunto il 50% della capacità, puoi impostare una tensione fissa:

14,4 V - per caricare la batteria del 70-80%;
15 V - per portare la carica all'85-90% della capacità;
16 V - quindi la batteria viene caricata del 95-97%.

La linea di fondo è che non puoi semplicemente mettere 16 Volt sui terminali e dimenticare la batteria per un paio d'ore. Se la tensione specificata viene applicata a una batteria scarica, otterrai una corrente di 40-50 A. In linea di principio, nella fase iniziale, tali valori saranno accettabili. Ma diversi terminali, fili e circuiti interni dell'apparecchiatura non resisteranno a una quantità significativa di corrente.

Ogni caricatore in grado di stabilizzare la tensione ha una protezione integrata. Funzionerà non appena il potere corrente di carica supera i 30 ampere. Attenzione, non caricare una batteria completamente “scarica” con una tensione di 16 o anche 15 Volt!

Quando la batteria si carica, se viene utilizzata una tensione costante, la corrente diminuirà. Ecco perché nella fase finale si consiglia di caricare con una tensione stabilizzata. La batteria è considerata carica quando si verifica una condizione: la potenza della corrente si è avvicinata al minimo e non è cambiata per un'ora.

Funzionamento a batteria invernale

Il consiglio per l'inverno sembra semplice: non lasciare la batteria scarica a temperature gelide. Più la carica è vicina allo 0%, minore è la concentrazione di acido nell'elettrolita. Bene, acqua a una temperatura di 0 Gy. tende a congelare.

Il punto di congelamento dipende sempre dalla densità

Se si sospetta che si sia formato del ghiaccio all'interno della batteria, viene prima eseguito il riscaldamento. E poi, quando il ghiaccio si scioglie, la batteria può essere caricata.

C'è la seguente raccomandazione: se il motore non si avvia a freddo, ma la batteria non è ancora scarica, è sufficiente accendere i fari e attendere 5 minuti, di conseguenza il ghiaccio si scioglierà, il motore si avvierà , e quindi il generatore inizierà a funzionare. In alcuni casi, potrebbe effettivamente funzionare. Ma è meglio riscaldare la batteria all'interno.

Non caricare la batteria se non sei sicuro che il ghiaccio all'interno dei "barattoli" sia completamente assente. La violazione di questa regola può causare danni alle piastre di contatto. Di conseguenza, la capacità nominale diminuirà in modo significativo.

Scollegando la batteria dal caricabatteria, puoi verificare fino a che punto è attualmente carica:

Se la tensione in assenza di carico è 12,65 V, la carica della batteria è del 99-100%;
Una tensione di 12,1 V corrisponde a una carica del 50 percento;
11,7 V - scarica completa;
Se la tensione non supera gli 11 volt, la batteria deve essere sostituita.

È possibile caricare la batteria senza rimuoverla dal veicolo. Quindi è imperativo scollegare il terminale negativo e solo allora collegare i "coccodrilli" dello stabilizzatore:

Come scollegare il terminale negativo

Il contatto "negativo" della batteria tende ad ossidarsi. Una lima, carta vetrata e un coltello normale ti aiuteranno qui, se non ti dispiace per lui.

Puoi provare ad avviare l'avviatore utilizzando una batteria "esterna". Ma poi la batteria standard deve essere scollegata. Questo può essere fatto nel modo indicato: basta scollegare un terminale (negativo).

Video - esempio

Per assemblare anche il più semplice stabilizzatore di tensione per un caricabatterie, devi avere almeno una piccola conoscenza della fisica. Altrimenti, sarà difficile capire la dipendenza quantità fisiche, ad esempio, come, all'aumentare della carica, la resistenza della batteria aumenta, la corrente di carica diminuisce e la tensione aumenta.

Un semplice stabilizzatore di corrente del caricatore da materiali improvvisati

Esiste un numero enorme di schemi e design già pronti che ti consentono di caricare la batteria di un'auto. Questo articolo riguarda la conversione di un alimentatore per computer in un caricatore automatico batteria dell'auto. Spiega come assemblare uno stabilizzatore di corrente automatico con la possibilità di regolare la corrente di uscita.

Il circuito regolatore utilizzato nel nostro caricabatterie in fase di assemblaggio è abbastanza semplice e si basa su un amplificatore operazionale (amplificatore operazionale) ad alto guadagno ad anello aperto.

Come tale amplificatore operazionale, o sarebbe più corretto chiamarlo comparatore, viene utilizzato il microcircuito LM358. L'immagine mostra che ha:

due ingressi (invertente e non invertente);
una via d'uscita.

Il compito dell'LM358 è bilanciare i parametri di uscita aumentando o diminuendo la tensione agli ingressi.

Un caricatore o un semplice stabilizzatore è un dispositivo che:

attenua le increspature della rete;
mantiene la retta del grafico corrente allo stesso livello.

Com'è fatto? Nel nostro caso, a un ingresso viene applicata una tensione di riferimento, che viene impostata tramite un diodo zener. Il secondo ingresso è collegato dopo lo shunt destinato al ruolo di sensore di corrente. Quando una batteria scarica è collegata all'uscita, la corrente nel circuito aumenta e, di conseguenza, si verifica una caduta di tensione attraverso il resistore a bassa resistenza. Sul chip LM358 appare una differenza di tensione tra i due ingressi. Il dispositivo cerca di bilanciare questa differenza, aumentando così i parametri di uscita.

Osservando il diagramma, vediamo che l'uscita è collegata transistor ad effetto di campo, che controlla il carico. Quando la batteria si carica, la tensione inizia a salire ai terminali del dispositivo, quindi inizia a salire su uno degli ingressi dell'amplificatore operazionale. C'è una differenza di tensione tra gli ingressi, che l'amplificatore operazionale cerca di equalizzare riducendo la tensione di uscita, riducendo così la corrente nel circuito principale.

Di conseguenza, la batteria viene caricata alla tensione desiderata, ovvero il valore impostato ai terminali del caricabatterie. La caduta di tensione attraverso il resistore R3 diventa minima o non esisterà affatto. Quando si equalizza la tensione agli ingressi, il transistor si chiude, scollegando così il carico dal caricabatterie.

Una caratteristica di questo circuito è che consente di limitare la corrente di carica. Questo viene fatto utilizzando un resistore variabile, che è collegato in serie al divisore. E ruotando effettivamente la manopola di questo resistore, puoi modificare i parametri su uno degli ingressi. La differenza risultante viene nuovamente equalizzata aumentando o diminuendo i parametri.

Non ci sono schemi universali. Qualcuno è interessato alla questione dell'aumento della corrente di carico. Ad esempio, cosa è necessario modificare nel circuito per 15 A? Sarà necessario mettere la variabile non 5, ma 10 kOhm. Effettuando anche un calcolo preliminare e sostituendo gli elementi corrispondenti, puoi facilmente personalizzare il circuito in base alle tue esigenze.

Assemblaggio del dispositivo

Certo, è interessante guardare il prodotto finito fatto in casa, quindi iniziamo ad assemblare il dispositivo. Nei negozi online ci sono molte schede compatte per questo schema. Il costo delle parti per l'assemblaggio di questo stabilizzatore di tensione costerà meno di duecento rubli. Se acquisti un regolatore di tensione già pronto, dovrai pagare molte volte di più.

Non descriveremo tutte le azioni di assemblaggio standard, noteremo solo i punti principali. Il transistor deve essere posizionato su un dissipatore di calore. Come mai? Perché il circuito è lineare e correnti elevate il transistor diventerà molto caldo. Di cosa è fatto il radiatore? Può essere ricavato da un comune angolo in alluminio e fissato direttamente alla ventola dell'alimentatore. E, nonostante il radiatore sia di dimensioni piuttosto ridotte, grazie all'intenso flusso d'aria, farà perfettamente il suo compito.

Un transistor è avvitato al radiatore tramite pasta termica, in questo circuito utilizza un campo, N-channel IRFZ44 con corrente massima 49 A. Poiché il radiatore è isolato dalla scheda principale e dalla custodia, il transistor viene avvitato direttamente senza guarnizioni isolanti.

La tavola stabilizzatrice è fissata allo stesso angolo in alluminio tramite un palo in ottone. Utilizzato per controllare la corrente di uscita. resistenza variabile per 5 kohm. I fili, per non penzolare, sono fissati con fascette di plastica.

Di conseguenza, è necessario ottenere il seguente schema di collegamento per questo stabilizzatore per il caricabatterie.

L'alimentatore può essere assolutamente qualsiasi cosa, tipo unità informatica alimentazione e un trasformatore convenzionale. Il cavo per il collegamento alla presa utilizza un normale computer.

Tutto è pronto. È ora possibile utilizzare un tale regolatore di tensione regolabile per il caricabatterie. Va notato che lo schema è semplice ed economico: esegue contemporaneamente il caricabatterie.