K tomu, aby se auto mohlo nastartovat, potřebuje energii. Taková energie je odebírána z baterie. Zpravidla se dobíjí z generátoru během provozu motoru. Pokud vůz delší dobu nepoužíváte nebo je-li baterie vadná, vybije se do takového stavu , že vůz již nelze nastartovat . V tomto případě je vyžadováno externí nabíjení. Takové zařízení lze zakoupit nebo sestavit samostatně, ale k tomu potřebujete nabíjecí obvod.
Jak funguje autobaterie
Baterie do auta napájí různá zařízení v autě s vypnutým motorem a je navržena pro její spuštění. Podle typu výkonu se používá olověná baterie. Konstrukčně je sestaven ze šesti baterií o jmenovité hodnotě napětí 2, 2 V, zapojených do série. Každý prvek je sada desek mřížky olova. Destičky jsou potaženy aktivním materiálem a ponořeny do elektrolytu.
Roztok elektrolytu obsahuje destilovanou vodu a kyselinu sírovou . Odolnost baterie proti mrazu závisí na hustotě elektrolytu. Nedávno se objevily technologie, které umožňují adsorpci elektrolytu do skleněného vlákna nebo jej zahuštění silikagelem do gelového stavu.
Každá deska má negativní a pozitivní pól a jsou izolovány mezi sebou pomocí plastového odlučovače. Tělo výrobku je vyrobeno z propylenu, který se při působení kyseliny nekolabuje a slouží jako dielektrikum. Kladný pól elektrody je potažen oxidem olovnatým a záporný pólem houby. Nedávno se začaly vyrábět baterie s elektrodami ze slitiny olova a vápníku. Tyto baterie jsou zcela utěsněné a nevyžadují údržbu.
Když je zátěž připojena k akumulátoru, aktivní materiál na deskách vstupuje do chemické reakce s roztokem elektrolytu a dochází k elektrickému proudu. Elektrolyt se v průběhu času vyčerpává v důsledku ukládání síranu olovnatého na desky. Baterie (baterie) se začíná ztrácet. Během nabíjení dochází k chemické reakci v obráceném pořadí, převádí se síran olovnatý a voda, hustota elektrolytu se zvyšuje a obnovuje se hodnota náboje.
Baterie se vyznačují hodnotou samovybíjení. Vyskytuje se v baterii, když není aktivní. Hlavní příčinou je kontaminace povrchu baterie a destilace nízké kvality. Rychlost samovybíjení je urychlována ničením olověných desek.
Typy nabíječek
Bylo vyvinuto velké množství schémat pro nabíječky do aut, které používají různé základní prvky a základní přístup. Podle principu činnosti jsou nabíjecí zařízení rozdělena do dvou skupin:
- Odpalovače určené ke spuštění motoru, když baterie nefunguje. Krátce přivede velké množství proudu na svorky baterie, startér se zapne a motor se nastartuje, a pak se baterie nabije z generátoru vozidla. Vydávají se pouze pro určitou aktuální hodnotu nebo s možností nastavení její hodnoty.
- Před spuštěním nabíječky jsou terminály ze zařízení připojeny k bateriovým terminálům a proud je dodáván po dlouhou dobu. Jeho hodnota nepřesahuje deset ampér, během této doby je obnovena energie baterie. Na druhé straně se dělí na postupné (doba nabíjení od 14 do 24 hodin), zrychlené (až tři hodiny) a kondicionování (asi hodinu).
Podle jejich obvodů se rozlišují pulzní a transformátorová zařízení. První typ se používá při práci s vysokofrekvenčním převodníkem signálu, který se vyznačuje malou velikostí a hmotností. Druhý typ používá jako základnu transformátor s usměrňovací jednotkou, který se snadno vyrábí, ale má velkou hmotnost a nízký koeficient výkonu (COP).
Nabíječka pro autobaterie vlastníma rukama nebo zakoupená v místě prodeje, požadavky na ni jsou stejné, a to:
- stabilita výstupního napětí;
- vysoká hodnota účinnosti;
- ochrana proti zkratu;
- kontrolka nabíjení.
Jednou z hlavních charakteristik nabíjecího zařízení je množství proudu, který nabíjí baterii. Správně nabijte baterii a její výkon bude fungovat pouze při výběru požadované hodnoty. V tomto případě je také důležitá rychlost nabíjení. Čím vyšší je proud, tím vyšší je rychlost, ale vysoká hodnota rychlosti vede k rychlé degradaci baterie. Předpokládá se, že správná aktuální hodnota bude hodnota rovna deseti procentům kapacity baterie. Kapacita je definována jako množství proudu dané baterií za jednotku času, je měřeno v ampérhodinách.
Domácí nabíječka
Každý automobilový nadšenec by měl mít nabíjecí zařízení, takže pokud není žádná příležitost nebo touha po koupi hotového zařízení, nezbude už nic jiného, než nabíjet baterii sami. Je snadné vyrobit z vlastních rukou nejjednodušší i multifunkční zařízení. K tomu potřebujete obvod a sadu rádiových prvků. Existuje také možnost přeměnit nepřerušitelný zdroj napájení (UPS) nebo počítačovou jednotku (AT) do zařízení pro dobíjení baterií.
Nabíječka transformátorů
Takové zařízení je nejsnadněji sestavitelné a neobsahuje vzácné části. Obvod se skládá ze tří uzlů:
- transformátor
- usměrňovací blok;
- regulátor.
Napětí z průmyslové sítě je přiváděno do primárního vinutí transformátoru. Samotný transformátor lze použít libovolného druhu. Skládá se ze dvou částí: jádra a vinutí. Jádro je sestaveno z oceli nebo feritu, vinutí z materiálu vodiče.
Princip činnosti transformátoru je založen na výskytu střídavého magnetického pole během průchodu proudu primárním vinutím a jeho přenosu do sekundárního. K získání požadované úrovně napětí na výstupu je počet závitů v sekundárním vinutí menší než v primárním. Úroveň napětí na sekundárním vinutí transformátoru je zvolena rovna 19 voltům a jeho výkon by měl poskytovat trojnásobný náboj napájecího proudu.
Z transformátoru prochází snížené napětí usměrňovacím můstkem a vstupuje do reostatu, připojeného sériově k baterii. Reostat je určen k řízení velikosti napětí a proudu změnou odporu. Odpor reostatu nepřesahuje 10 ohmů. Aktuální hodnota je řízena ampérmetrem zapojeným do série před baterií. Takové schéma nebude fungovat pro nabíjení baterie s kapacitou vyšší než 50 Ah, protože reostat se začne přehřívat.
Obvod můžete zjednodušit odstraněním reostatu a na vstupu před transformátorem nainstalovat sadu kondenzátorů, které se používají jako reaktance ke snížení síťového napětí. Čím menší je jmenovitá hodnota kapacity, tím menší napětí je přiváděno do primárního vinutí v síti.
Zvláštností takového obvodu je potřeba zajistit úroveň signálu na sekundárním vinutí transformátoru jedenkrát a půlkrát větší, než je provozní napětí zátěže. Takový obvod lze použít bez transformátoru, ale je velmi nebezpečný. Bez galvanické izolace může dojít k úrazu elektrickým proudem.
Impulzní nabíjecí zařízení
Výhodou pulzních zařízení ve vysoké účinnosti a kompaktní velikosti. Zařízení je založeno na čipu s pulzní šířkovou modulací (PWM). Můžete si sestavit výkonnou pulzní nabíječku sami:
Jako ovladač PWM se používá ovladač IR2153. Po usměrňovacích diodách je polární kondenzátor C1 umístěn paralelně s baterií s kapacitancí v rozsahu 47-470 μF a napětím alespoň 350 voltů. Kondenzátor odstraňuje přepětí v síťovém napětí a šumu v síti. Diodový můstek se používá se jmenovitým proudem větším než čtyři ampéry as reverzním napětím alespoň 400 voltů. Ovladač řídí výkonné N-kanálové tranzistory IRFI840GLC s polním efektem namontované na radiátorech. Proud takovéhoto nabíjení bude až 50 ampér a výstupní výkon až 600 wattů.
Pulzní nabíječku pro auto můžete vyrobit vlastními rukama pomocí převedeného zdroje napájení ve formátu AT. Jako řadič PWM používají běžný čip TL494. Samotná změna má zvýšit výstupní signál na 14 voltů. Chcete-li to provést, budete muset správně nainstalovat ladicí rezistor.
Odpor, který spojuje první úsek TL494 se stabilizovanou + 5 V sběrnicí, je odstraněn a namísto druhého je připojen k 12 V sběrnici, připájí se rezistor o velikosti 68 kΩ. Tento rezistor nastavuje požadovanou úroveň výstupního napětí. Napájení se zapíná mechanickým spínačem podle obvodu uvedeného na krytu zdroje napájení.
Zařízení na čipu LM317
Na integrovaném obvodu LM317 se snadno provádí poměrně jednoduchý, ale stabilně fungující nabíjecí obvod. Čip poskytuje úroveň signálu 13, 6 voltů s maximálním proudem 3 ampéry. LM317 je vybaven integrovanou ochranou proti zkratu.
Napětí do obvodu zařízení je dodáváno přes svorky z nezávislé napájecí jednotky stejnosměrného proudu 13-20 voltů. Proud procházející kontrolkou LED HL1 a tranzistorem VT1 vstupuje do stabilizátoru LM317. Z výstupu přímo na baterii přes X3, X4. Dělič, sestavený z R3 a R4, nastavuje požadovanou hodnotu napětí pro otevření VT1. Variabilní rezistor R4 nastavuje omezení nabíjecího proudu a úroveň výstupního signálu R5. Výstupní napětí je nastaveno od 13, 6 do 14 V.
Schéma lze co nejvíce zjednodušit, ale jeho spolehlivost se sníží.
V něm rezistor R2 vybere proud. Jako rezistor se používá silný nichromový drátěný prvek. Když je baterie vybitá, nabíjecí proud je maximální, LED VD2 se rozsvítí jasně, protože se nabíjí, proud začíná klesat a LED zhasne.
Nepřerušitelný zdroj napájení
Nabíječku můžete navrhnout z běžného nepřerušitelného zdroje napájení i při poruše elektronické jednotky. K tomu je z jednotky vyjmuta veškerá elektronika kromě transformátoru. K vysokonapěťovému vinutí transformátoru 220 V se přidá obvod usměrňovače, stabilizace proudu a omezení napětí.
Usměrňovač je namontován na jakýchkoli výkonných diodách, například na domácím D-242 a síťovém kondenzátoru 2200 μF při 35-50 voltech. Výstupem je signál s napětím 18 - 19 voltů. Jako stabilizátor napětí se používá čip LT1083 nebo LM317 s povinnou instalací na radiátor.
Připojením baterie se nastaví napětí 14, 2 V. Je vhodné ovládat úroveň signálu voltmetrem a ampérmetrem. Voltmetr je zapojen paralelně s terminály baterie a ampérmetr v sérii. Jak se baterie nabíjí, její odpor se zvyšuje a proud klesá. Ještě jednodušší je provést regulátor pomocí triaku připojeného k primárnímu vinutí transformátoru jako stmívače.
Při výrobě zařízení byste si měli pamatovat na elektrickou bezpečnost při práci se sítí se střídavým proudem 220 V. Správně provedené dobíjecí zařízení ze servisních dílů začíná zpravidla okamžitě pracovat, stačí nastavit nabíjecí proud.