Зарядка аккумулятора своими руками: Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Зарядное устройство 12в аккумулятора своими руками (DC-DC CC CV TC43200)

Зарядное устройство 12в аккумулятора своими руками (DC-DC CC CV TC43200) 

| Зарядные устройства | Металлоискатели | Основы электроники | Справка по электронным компонентам | Строительство | Прочее |

Это зарядное устройство я сделал для зарядки автомобильных аккумуляторов, выходное напряжение 14.5 вольт, максимальный ток заряда 6 А. Но им можно заряжать и другие аккумуляторы, например литий-ионные, так как выходное напряжение и выходной ток можно регулировать в широких пределах. Основные компоненты зарядного устройства были куплены на сайте АлиЭкспресс.

Вот эти компоненты:

1. DC-DC понижающий преобразователь (DC-DC CC CV TC43200).
2. Вольтметр – Амперметр.
3. Диодный мост KBPC5010.

Еще потребуется электролитический конденсатор 2200 мкФ на 50 В, трансформатор для зарядного устройства ТС-180-2 (как распаивать трансформатор ТС-180-2 посмотрите в этой статье), провода, сетевая вилка, предохранители, радиатор для диодного моста, крокодилы.

Трансформатор можно использовать другой, мощностью не менее 150 Вт (для зарядного тока 6 А), вторичная обмотка должна быть рассчитана на ток 10 А и выдавать напряжение 15 – 20 вольт. Диодный мост можно набрать из отдельных диодов, рассчитанных на ток не менее 10А, например Д242А.

Провода в зарядном устройстве должны быть толстые и короткие. Диодный мост нужно закрепить на большой радиатор. Необходимо нарастить радиаторы DC-DC преобразователя, или использовать для охлаждения вентилятор.

Подсоедините шнур с сетевой вилкой и предохранителем к первичной обмотке трансформатора ТС-180-2, установите диодный мост на радиатор, соедините диодный мост и вторичную обмотку трансформатора. Припаяйте конденсатор к плюсовому и минусовому выводам диодного моста.

Подключите трансформатор к сети 220 вольт и произведите замеры напряжений мультиметром. У меня получились такие результаты:

1. Переменное напряжение на выводах вторичной обмотки 14.3 вольта (напряжение в сети 228 вольт).
2. Постоянное напряжение после диодного моста и конденсатора 18.4 вольта (без нагрузки).

Руководствуясь схемой, соедините с диодным мостом DC-DC понижающий преобразователь и вольтамперметр.

На плате DC-DC преобразователя установлены два подстроечных резистора, один позволяет установить максимальное выходное напряжение, другим можно выставить максимальный зарядный ток.

Включите зарядное устройство в сеть (к выходным проводам ничего не подсоединено), индикатор будет показывать напряжение на выходе устройства, и ток равный нулю. Потенциометром напряжения установите на выходе 5 вольт. Замкните между собой выходные провода, потенциометром тока установите ток короткого замыкания 6 А. Затем устраните короткое замыкание, разъединив выходные провода и потенциометром напряжения, установите на выходе 14.5 вольт.

Данное зарядное устройство не боится короткого замыкания на выходе, но при переполюсовке может выйти из строя. Для защиты от переполюсовки, в разрыв плюсового провода идущего к аккумулятору можно установить мощный диод Шоттки. Такие диоды имеют малое падение напряжения при прямом включении. С такой защитой, если перепутать полярность при подключении аккумулятора, ток протекать не будет. Правда этот диод нужно будет установить на радиатор, так как через него при заряде будет протекать большой ток.

Подходящие диодные сборки применяются в компьютерных блоках питания. В такой сборке находятся два диода Шоттки с общим катодом, их нужно будет запараллелить. Для нашего зарядного устройства подойдут диоды с током не менее 15 А.

Нужно учитывать, что в таких сборках катод соединен с корпусом, поэтому эти диоды нужно устанавливать на радиатор через изолирующую прокладку.

Необходимо еще раз отрегулировать верхний предел напряжения, с учетом падения напряжения на диодах защиты. Для этого, потенциометром напряжения на плате DC-DC преобразователя нужно выставить 14.5 вольт измеряемых мультиметром непосредственно на выходных клеммах зарядного устройства.

Протрите аккумулятор тряпицей смоченной в растворе соды, затем насухо. Выверните пробки и проконтролируйте уровень электролита, если необходимо, долейте дистиллированную воду. Пробки во время заряда должны быть вывернуты. Внутрь аккумулятора не должны попадать мусор и грязь. Помещение, в котором происходит заряд аккумулятора должно хорошо проветриваться.

Подключите аккумулятор к зарядному устройству и включите устройство в сеть. Во время заряда напряжение будет постепенно расти до 14.5 вольт, ток будет со временем уменьшаться. Аккумулятор можно условно считать заряженным, когда зарядный ток упадет до 0.6 – 0.7 А.

Обзор понижающего преобразователя DC-DC CC CV TC43200.

схемы простых и мощных устройств

Автор: Школа Scrap Home

Стартерные автомобильные аккумуляторы относятся к электрохимическим источникам тока, которые при зарядке аккумулируют электрическую энергию, а при разряде возвращают ее в нагрузку.

• Устройство, принцип действия

• Основные параметры

• Методы зарядки

• Достоинства и недостатки различных способов

• Самостоятельное изготовление зарядного устройства

• Нерегулируемые ЗУ, гальванически связанные с сетью

• ЗУ с понижающим трансформатором

• Устройства с ручным регулированием

• ЗУ с дискретным регулированием

• Требования к конструкции

• Фото самодельного зарядного устройства для аккумулятора

Устройство, принцип действия

Аккумулятор состоит из двух свинцовых пластин, погруженных в раствор серной кислоты. Одна из них является анодом, другая – катодом. В результате взаимодействия свинца с серной кислотой на поверхности пластин образуется сульфат свинца PbSO4.

Для заряда аккумулятора нужно приложить к аноду положительное напряжение, а к катоду – отрицательное, после чего на аноде начнет образовываться двуокись свинца PbO2, а на катоде – губчатый свинец Pb.

• При разряде происходит обратное восстановление до сульфата свинца.
• Напряжение полностью заряженного аккумулятора составляет около 2,12 В.
• Стартерная аккумуляторная батарея с номинальным напряжением 12 В содержит шесть аккумуляторов, соединенных последовательно.
• Следовательно, то, что в просторечье часто называют «аккумулятором», на самом деле является аккумуляторной батареей.

Заряжают АКБ с помощью специальных зарядных устройств ЗУ («зарядок»), которые можно приобрести в автомагазине, но можно изготовить и самостоятельно.

Основные параметры

АКБ характеризуется различными параметрами, главными из которых являются:

• Номинальный разрядный ток Iн – это ток, который АКБ может в течение 20 часов отдавать в нагрузку, и при этом напряжение на ее выводах не опускается ниже 10,5 В;
• Номинальная емкость С20, измеряется в Ач. Это количество энергии, которое может отдать АКБ за 20 часов при разряде номинальным током. Величина Iн определяется как результат деления С20 на 20. Например, для емкости 60 Ач он равен 3 А;
• Фактическая емкость Сф – используется для оценки батареи – чем Сф больше, тем батарея лучше;

Методы зарядки

АКБ считается полностью заряженной, если ее напряжение при разомкнутой цепи нагрузки (НРЦ) больше или равно 12,7 В, при этом плотность электролита при температуре 25°С должна быть равной 1,28 г/см³. При заряженности на 75% эти значения составляют 12,35 и 1,22, а при полностью разряженных аккумуляторах – 11,7 и 1,1 соответственно.

При остаточной емкости менее 75% батарею рекомендуется дозарядить.

Примечание: НРЦ измеряется не раньше, чем через час после окончания зарядки. За это время должна исчезнуть э.д.с поляризации, возникающая в результате образования ионов возле анода и катода.

Существует несколько методов зарядки, как правило, они изложены в руководстве по эксплуатации.

Если руководство отсутствует, то следует использовать способы по ГОСТ Р 53165 или комбинированный.

Зарядка открытых батарей (с общей крышкой):

• Стабилизированным током 2 Iн до стабилизации напряжения, измеренного три раза с интервалом 15 минут;
• Постоянным напряжением до16 В с ограничением тока до 5 Iн в течение 20 часов, затем четырехчасовая зарядка стабилизированным током Iн.

Зарядка закрытых батарей (с предохранительным клапаном, с загущенным электролитом):

• Стабилизированным током 2 Iн до 14,4В, затем 4 часа током Iн;
• Постоянным напряжением до14,4 В с ограничением тока до 5 Iн в течение 20 часов, затем четырехчасовая зарядка стабилизированным током 0,5 Iн.

Зарядка комбинированным способом производится током 2 Iн до 14,4В, затем при стабилизированном напряжении 14,4 В до уменьшения зарядного тока до 0,1Iн.

Достоинства и недостатки различных способов

• 1а и 2а обеспечивают 100% заряд за минимальное время.
• 1б и 2б рекомендуется проводить при отсутствии данных о батарее, но это самый длительный способ.
• алгоритм третьего способа заложен в большинство автоматизированных «зарядок» и тоже обеспечивает 100% заряд за короткое время.

Общие недостатки – если ЗУ не обладает возможностью автоматически контролировать заданные параметры, то для предотвращения перезаряда требуется постоянный контроль оператора.

Нужно учитывать, что при превышении длительности заряда начинается электролиз воды с образованием газообразного водорода и кислорода. При этом количество воды в электролите уменьшается безвозвратно, и, со временем, ее придется доливать.

Наличие водорода в воздухе при возникновении случайной искры может привести к взрыву, сопровождаемого разрушением аккумулятора и выбросом электролита в окружающую среду. Попадание кислоты на поверхностные ткани человека может привести к химическим ожогам.

Самостоятельное изготовление зарядного устройства

Если ЗУ изначально отсутствует, то перед автолюбителем возникает дилемма: сделать зарядку для аккумулятора своими руками или приобрести готовую.

Обычно самостоятельно изготавливают люди, имеющие определенные знания и опыт работы с устройствами электронной техники, располагающие различными электротехническими элементами и радиодеталями.

Начинать изготовление нужно с проработки схемы устройства. Схему для зарядки можно разработать самостоятельно или позаимствовать из технических журналов, книг, интернета и т.д. Самых различных вариантов как сделать зарядку существует великое множество, поэтому ориентироваться в первую очередь нужно на свои возможности.

Ниже приведены примеры наиболее распространенных вариантов ЗУ.

Нерегулируемые ЗУ, гальванически связанные с сетью

Величина зарядного тока определяется сопротивлением лампы, выполняющей роль балластного сопротивления.

Выходной зарядный ток можно приблизительно рассчитать, как результат деления величины мощности лампы на напряжение сети, равное 220 В.

Например, для лампы 100 Вт: Iз = 100/220 = 0,45 А. При параллельном соединении двух и более ламп Iз увеличиться до 0,9 А, 1,35 А и т.д.

Схема с однополупериодным выпрямителем, изображенная справа, имеет вдвое меньший ток. Время заряда тоже увеличивается, т.к средняя величина тока в 2 раза меньше.

Отсутствие гальванической развязки повышает опасность поражения током, что является очень большим недостатком, несмотря на простоту и дешевизну устройства.

Примечание:

• Зарядка токами, большими рекомендованных, требует контроля температуры электролита: при возрастании ее до 45°С нужно выключить ЗУ и дождаться снижения до 30 – 35°С.
• Пульсации и форма зарядного тока не имеют значения, важна лишь его средняя величина.

ЗУ с понижающим трансформатором

Нерегулируемые устройства:

• Защита первичных и вторичных цепей осуществляется предохранителями, для измерения зарядного тока и напряжения служат амперметр А и вольтметр V.
• Напряжение вторичной обмотки трансформатора 14 – 16 В, номинальный ток предохранителя вторичной обмотки 10 – 30 А, в зависимости от емкости АКБ, ток сетевого предохранителя 3 – 5 А.

Достоинство схем – небольшое количество элементов. Существенным недостатком является зависимость величины зарядного тока от напряжения сети: при его увеличении на 10%, ток может увеличиться в несколько раз. Поэтому для ограничения тока желательно в зарядную цепь включить реостат.

Устройства с ручным регулированием

Регулировка производится подачей на базу эмиттерного повторителя VT2,VT1 управляющего напряжения, снимаемого с движка потенциометра R1.

• Схема надежно работает, проста в изготовлении. б) на Рис. 5 изображена схема очень распространенного устройства, позволяющего потенциометром R5 плавно регулировать выходной ток или напряжение от нуля до максимума.
• По мере спадания тока во время зарядки оператор может вручную корректировать его значение в желаемых пределах.
  Разновидностью этого технического решения являются схемы Рис.6,7, в которых в качестве компаратора используется аналог однопереходного транзистора.

Изготовление таких устройств не требует высокой квалификации, они надежно работают, рекомендуются к применению для широкого круга автовладельцев.

Подробное описание этих схем содержится в книге Т. Ходасевича «Зарядные и пуско-зарядные устройства».

ЗУ с дискретным регулированием

Регулировка тока и напряжения производится с помощью набора балластных конденсаторов С1 – С4 и тумблеров S1 – S4.

• Включением тумблеров S1 – S4 в различных сочетаниях, можно ступенчато регулировать ток с дискретностью примерно в 1 А.
• Всего существует 16 комбинаций положений тумблеров, т.е схема реализует 16 значения зарядного тока и напряжения, что вполне достаточно для качественной зарядки.
• Схема надежная, хорошо себя зарекомендовала, но требует тщательного согласования величины емкостей С1 – С4 с напряжением вторичной обмотки.
• После сборки нужно произвести предварительную проверку и настройку на активной нагрузке, например, на автомобильных лампах.

В этом устройстве на выводы батареи подаются прямоугольные импульсы выпрямленного напряжения с регулируемой скважностью (соотношение длительности импульсов и пауз между ними). От нее зависит величина среднего зарядного тока.

Регулировка производится потенциометром Р5, задающего скважность генератора, собранного на микросхеме DD. Более подробная информация об этой схеме содержится в №11 журнала «Радио» за 2011 г.

Требования к конструкции

Зарядное устройство должно быть смонтировано в закрытом корпусе.

1. Если корпус металлический, то должна быть предусмотрена возможность его заземления.
2. Все токоведущие части напряжением 220 или 380В должны быть недоступны прикосновению.
3. Должна быть предусмотрена защита от коротких замыканий и сверхтоков предохранителями или автоматическими выключателями с электромагнитными расцепителями.
4. Подсоединение ЗУ к выводам аккумулятора должно производиться гибкими медными проводами с зажимами типа «крокодил» или другими, обеспечивающими надежный электрический контакт.
5. Рукоятки зажимов должны быть заизолированы трубками ПВХ или изоляционной лентой. Цвет изоляции положительного провода красный, отрицательного – синий или черный.
6. Сечение проводов не ниже 2,5 мм².

Образцом подобного устройства может служить ЗУ, изготовленное на базе компьютерного блока питания, изображенное на фото 1. Элементы устройства должны быть надежно соединены между собой пайкой, скруткой или болтовым соединением.

Для снижения рабочей температуры выпрямительных диодов, тиристоров и силовых транзисторов их корпуса устанавливаются на радиаторы, как показано на Фото 2.

Если схема содержит большое количество радиоэлементов, то рекомендуется объединять их на печатных или макетных платах с помощью объемного монтажа. Фото 3 иллюстрирует внешний вид такой платы.

Для снижения затрат на изготовление зарядных устройств рекомендуется не приобретать в радиомагазинах комплектующие элементы, а использовать их от ненужной аппаратуры, иначе самодельные ЗУ могут оказаться дороже новых импортных китайских. Основное условие их применения – чтобы они были исправны и сохраняли свои характеристики.

Фото самодельного зарядного устройства для аккумулятора

Руководство по сборке зарядного устройства для литиевых аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы великолепны. Они дешевы и могут хранить много энергии. Создание литий-ионного аккумулятора — это весело и полезно, и создание зарядного устройства — не исключение. Когда вы можете создать собственное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов, экспериментировать со всевозможными конфигурациями элементов становится намного практичнее. В некоторых случаях создание зарядного устройства часто дешевле, чем его покупка, и может обеспечить гораздо большую производительность.

Создание зарядного устройства своими руками имеет много преимуществ. Во-первых, общая стоимость часто ниже, чем покупка одного. Кроме того, самодельные зарядные устройства обычно имеют более высокую производительность на доллар, чем готовые. Самодельное зарядное устройство можно настроить на любое напряжение в пределах возможностей преобразователя. Это означает, что с помощью самодельного зарядного устройства вы можете заряжать множество различных типов аккумуляторов. Еще одна замечательная вещь в создании зарядного устройства для аккумуляторов своими руками — это чувство выполненного долга. Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов важно и несколько сложно для понимания. Так что, если вы можете построить зарядное устройство для аккумулятора своими руками, это, скорее всего, означает, что вы также можете делать много других интересных вещей. Самодельное зарядное устройство можно использовать даже для питания различных устройств. Это означает, что если вы можете построить зарядное устройство для аккумуляторов, вы также можете создать источники питания для самых разных вещей, поскольку процесс почти такой же.

В этой статье мы расскажем, как сделать зарядное устройство для аккумуляторов своими руками. Мы также рассмотрим некоторые основы аккумуляторов и предоставим подробный список преимуществ сборки зарядного устройства своими руками.

Что такое зарядное устройство?

В случае литий-ионных аккумуляторов зарядное устройство представляет собой источник постоянного тока. Литий-ионные аккумуляторы необходимо заряжать в 2 этапа. Первая фаза представляет собой постоянный ток, где напряжение будет достигать того значения, которое необходимо для поддержания постоянного тока. Следующая и последняя фаза – фаза постоянного напряжения. Это когда напряжение поддерживается постоянным, а ток медленно падает до нуля.

Самодельные зарядные устройства против покупки зарядного устройства

Когда вы покупаете зарядное устройство, вы ограничены определенным уровнем напряжения и тока этого зарядного устройства. Когда вы можете построить зарядное устройство, настройка данного зарядного устройства для конкретного приложения становится тривиальной задачей. Например, литий-ионный аккумулятор 3S NMC имеет максимальное зарядное напряжение 12,6 вольт. Это прекрасно работает, но клетки деградируют примерно через 500–800 циклов.

Снижение зарядного напряжения до 12 В снижает емкость примерно на 20 %, но более чем удваивает срок службы, что может быть лучше для некоторых приложений. Точный контроль над напряжением и током дает вам большую гибкость при проектировании систем с батарейным питанием.

Следует также учитывать, что при использовании встроенного зарядного устройства вы просто доверяете ему. Вы доверяете ему правильное напряжение, а если это не так, вы доверяете своей BMS, чтобы обеспечить вашу безопасность. Вы верите, что он не заряжает ваши клетки слишком быстро или слишком медленно, и нет никакого способа легко проверить вещи, не покупая дополнительные вещи.

При сборке самодельного зарядного устройства вам понадобится какой-то способ контроля напряжения и тока, чтобы собрать его правильно. Это гарантирует, что самодельное зарядное устройство на самом деле является , выдающим напряжение и ток, как вы думаете.

Каковы преимущества изготовления самодельного зарядного устройства?

Даже если вы предпочитаете купить зарядное устройство, а не собирать его, вам все равно важно знать, как сделать зарядное устройство для аккумулятора. Если вы знаете, как построить зарядное устройство для аккумуляторов, то у вас будет четкое понимание основных концепций, связанных с зарядкой литий-ионных аккумуляторов.

Эти знания помогут вам лучше подготовиться к процессу покупки, потому что вы будете знать, на что обращать внимание и чего следует избегать. Кроме того, если вы знаете, как построить зарядное устройство для аккумулятора, то вы будете знать, как его починить, что может быть удобно.

Низкая стоимость

Вообще говоря, изготовление зарядного устройства обойдется намного дешевле, чем его покупка. Это имеет смысл, потому что, когда вы покупаете зарядное устройство, вы платите за стоимость материалов, а также за работу и другие включенные сборы, связанные с управлением компанией, у которой вы покупаете зарядное устройство.

Каждый раз, когда вы готовы поработать, чтобы что-то сделать, время, которое вы тратите на проект, экономит ваши деньги, потому что это деньги, которые в противном случае были бы выплачены кому-то другому за то, что вы делаете.

Более высокая производительность

Компании, производящие зарядные устройства для аккумуляторов, делают это ради прибыли. Таким образом, в их интересах использовать компоненты самого низкого качества, которые являются приемлемыми. Это означает, что менее популярные бренды будут использовать самые дешевые, а иногда и электронные компоненты, чтобы максимально снизить стоимость.

Несмотря на то, что компании более высокого класса не делают вещи или плохо, они все же заинтересованы в максимально возможном снижении стоимости компонентов. Когда вы строите собственное зарядное устройство для аккумулятора своими руками, эти вещи не применяются. У вас есть полная свобода выбора компонентов самого высокого качества. Хорошая новость заключается в том, что деньги, которые вы сэкономите, собрав его самостоятельно, с лихвой компенсируют затраты на выбор более дорогих компонентов.

Гораздо более гибкий

Если вы собираете самодельное зарядное устройство для аккумуляторов, скорее всего, оно будет сделано с каким-либо регулируемым регулятором напряжения. Будь то повышающий преобразователь постоянного тока или понижающий преобразователь постоянного тока, в любом случае у него будут настройки. Это означает, что когда вы создаете зарядное устройство для аккумуляторов своими руками, вы создаете многофункциональное устройство, которое можно использовать не только для зарядки одного типа аккумуляторов, но и для многих других целей.

Самодельное зарядное устройство можно настроить на зарядку любой батареи любого химического состава в пределах допустимого напряжения.

Чувство выполненного долга

Нет ничего более приятного, чем использование самодельного устройства. Особенно, когда он работает хорошо, и особенно, когда вы должны использовать его на регулярной основе.

Изучение нового навыка

Каждый раз, когда вы преодолеваете неспособность, это серьезное улучшение жизни. Переход от невозможности построить зарядное устройство своими руками к возможности построить его означает, что вы можете делать новые вещи. Расширение кругозора — это всегда хорошо.

Другие полезные приложения

Помимо возможности заряжать различные типы аккумуляторов, самодельное зарядное устройство также может быть самостоятельным регулируемым источником питания. Все, что вам нужно сделать, это установить ток на регуляторе до упора. Как только ток установлен на максимум, регулятор будет работать точно так же, как регулятор постоянного напряжения.

В этом режиме вы можете настроить самодельное зарядное устройство на 12 вольт и запустить любое 12-вольтовое устройство или настроить его на 5 вольт и заряжать USB-устройства. Когда вы создаете зарядное устройство для аккумуляторов своими руками, возможности безграничны.

Материалы и инструменты, необходимые для сборки зарядного устройства для батареи

Детали, необходимые для сборки зарядного устройства для батареи, зависят от химического состава, напряжения и других факторов батареи, которую вы собираетесь заряжать. В этом примере мы будем использовать наиболее распространенный тип перезаряжаемой батареи: литий-ионный NMC.

При использовании литий-ионной химии NMC максимальное напряжение заряда составляет 4,2 вольта. Однако для максимально долгого срока службы элементы NMC следует заряжать до 4 вольт на элемент. Зарядка элемента NMC до 4 вольт на элемент снижает его емкость на 20%, но увеличивает общий срок службы примерно на 250%.

В этом примере мы сосредоточимся на создании зарядного устройства, которое может заряжать литий-ионный аккумулятор 3S NMC с максимальным зарядным напряжением 12,6 вольт.

Блок питания

Чтобы построить зарядное устройство, первое, что вам понадобится, это блок питания переменного тока в постоянный. Для этого есть много вариантов. Вы можете использовать компьютерный блок питания ATX, специальный блок питания постоянного тока высокой мощности или даже недорогой компактный блок питания USB PD. Зарядное устройство представляет собой источник питания и регулятор, объединенные в один блок.

В этой статье мы рассмотрим все три, но для примера мы будем использовать блок питания USB-C PD мощностью 65 Вт.

Регулятор

Вам также понадобится стабилизатор постоянного тока. Регулятор должен быть преобразователем постоянного тока, если ваш источник питания имеет более высокое напряжение, чем аккумулятор, который вы хотите зарядить. Если, с другой стороны, аккумулятор, который вы хотите зарядить, имеет более высокое напряжение, чем ваш блок питания, вам придется использовать повышающий преобразователь постоянного тока.

В этом примере мы будем работать с 20-вольтовым триггером USB PD для зарядки 12,6-вольтовой батареи, поэтому регулятор будет понижающим преобразователем.

Как правило, более гибко начинать с более высокого напряжения, чем требуется, и использовать понижающий преобразователь, чтобы снизить напряжение до необходимого уровня. Таким образом, вы можете получить доступ ко всем напряжениям между вашим входным напряжением и нулем, а не ограничиваться диапазоном напряжений, как в случае с повышающим преобразователем.

Провод

Вам понадобится провод, чтобы соединить все вместе. Для большинства зарядных устройств подойдет провод калибра от 18 до 16.

Мультиметр

Вам понадобится мультиметр, чтобы установить выходное напряжение регулятора и проверить текущее напряжение батареи. Для этого вы можете использовать практически любой мультиметр, поскольку даже самые дешевые измерители на Amazon более чем достаточно точны.

Наиболее важным аспектом дешевого мультиметра является звуковой сигнал непрерывности. Тестирование непрерывности — это функция мультиметра, которая позволяет узнать, соединены ли два проводящих элемента электрически или нет. Хотя измерение непрерывности является важной функцией мультиметра, которая есть у всех мультиметров, не каждый мультиметр имеет зуммер. Таким образом, с этими счетчиками вы должны отвести взгляд от того, что вы исследуете, чтобы узнать, подключены они или нет. Итак, при покупке недорогого мультиметра убедитесь, что он оснащен зуммером непрерывности.

Измеритель тока

Несмотря на то, что мультиметр можно использовать для проверки тока, это не очень удобный процесс, и вы не можете использовать мультиметр для одновременной проверки тока и напряжения. Измерители тока, подобные этому, — отличные инструменты, и, безусловно, их полезно иметь в своем арсенале, но для этого примера мы будем использовать кабель USB C-C со встроенным ваттметром.

Процесс зарядки аккумулятора

Зарядка литий-ионного аккумулятора, будь то NMC или LFP, включает в себя двухэтапный процесс. Первый этап – фаза постоянного тока. Во время фазы постоянного тока батарея будет получать постоянный ток от зарядного устройства. Величина тока, которую батарея может безопасно потреблять на этом этапе, определяется максимальным током заряда ячейки батареи и ее параллельной конфигурацией.

Как только напряжение батареи поднимается примерно до 95% от целевого напряжения, зарядка переключается в режим постоянного напряжения. В фазе постоянного напряжения ток естественным образом упадет с установленного уровня тока до 0, в то время как напряжение останется прежним.

В этом примере мы будем использовать аккумуляторные элементы BAK N18650CK с максимальным током заряда 1C и емкостью 3050 мА. Это батарея 1S3P, что означает, что батарея состоит всего из трех последовательно соединенных элементов BAK N18350CK.

Объяснение C-скорости батареи

Если бы это была батарея большего размера с большим количеством параллельных групп, она могла бы безопасно заряжаться с большей скоростью. Например, вот как он выходит из строя с батареей 3S3P, использующей те же элементы:    

Когда литий-ионный элемент NMC разряжен, его напряжение составляет около 2,6 вольт. Таким образом, если аккумулятор можно заряжать только током 3,05 ампер, а его напряжение составляет 2,6 вольта, то его можно заряжать только при максимальной мощности 7,93 Вт.

Через некоторое время в процессе зарядки напряжение аккумуляторной батареи увеличится. Когда ячейка достигает 2,9вольт, зарядное устройство по-прежнему будет обеспечивать 3 ампера.

Во время фазы постоянного тока аккумуляторные батареи заряжаются с максимальной скоростью, но, как вы можете видеть сверху, по мере роста напряжения аккумуляторной батареи все больше и больше энергии поступает в батарею. Как только ячейка достигает установленного напряжения зарядного устройства, ток начинает падать, в результате чего ячейки батареи поглощают все меньше и меньше энергии.

Выбор источника питания для самодельного зарядного устройства

Первым шагом в создании зарядного устройства является получение приличного источника питания. Есть много вариантов на выбор, но в этой статье мы рассмотрим три: блок питания ATX, выделенный блок питания и блок питания USB C PD.

Блок питания ATX

Современные блоки питания ATX для ПК хорошо сконструированы, недороги и поддерживают высокие уровни тока. Нередко можно найти блок питания ATX, способный выдавать 20 А и более по цене менее 50 долларов. Чтобы включить блок питания ATX снаружи ПК, все, что вам нужно сделать, это соединить зеленый провод с любым черным проводом.

Это заставляет блок питания думать, что он установлен на включенном компьютере. Желтый провод имеет напряжение 12 вольт и обычно подходит для тока от 10 до 20 ампер. Блоки питания ATX удобны в использовании, потому что в доме часто есть старые, неиспользуемые компьютеры.

Специализированный блок питания

На Amazon и eBay доступно множество 12-вольтовых, 24-вольтовых и регулируемых специализированных блоков питания. Этот тип блока питания обычно больше, чем блок питания ATX, но с ним, возможно, проще работать, поскольку он не требует модификаций. Кроме того, в отличие от блоков питания ATX, отдельный блок питания может выдавать более 12 вольт.

Это полезно, если вы хотите использовать понижающий преобразователь для зарядки аккумуляторов с напряжением выше 12 В, но ниже 24 В. Отдельный блок питания — хорошее решение для мощного зарядного устройства.

Блок питания USB C PD

Полнофункциональный блок питания USB C PD может обеспечивать выбираемое выходное напряжение 5 В, 9 В, 12 В, 15 В и 20 В. В отличие от ATX и специализированных блоков питания, на рынке существует множество блоков питания GaN (нитрид галлия) USB C PD. Блоки питания GaN намного эффективнее и занимают гораздо меньше места, чем блоки питания, использующие традиционные кремниевые МОП-транзисторы.

Это означает, что небольшой блок питания USB C PD может обеспечить 100 Вт энергии, в то время как традиционный блок питания такого же физического размера может обеспечить только около 40 Вт. Дополнительным преимуществом блоков питания USB C PD является совместимость с широким спектром других устройств USB C, таких как телефоны, планшеты и даже ноутбуки.

Пошаговое руководство по сборке зарядного устройства

В этом пошаговом руководстве мы расскажем, как собрать зарядное устройство для аккумуляторов, способное заряжать любые литий-ионные или свинцово-кислотные аккумуляторы, поддерживающие зарядное напряжение в пределах 2,6 В. вольт до 19вольт. Этот диапазон может показаться узким, но на самом деле он охватывает довольно много аккумуляторов. Это зарядное устройство может заряжать литий-ионный аккумулятор 1S, 2S, 3S или 4S NMC или литий-ионный аккумулятор 1S, 2S, 3S, 4S или 5S LFP. Он может заряжать даже 12-вольтовые свинцово-кислотные аккумуляторы. Чтобы выяснить, какое напряжение вам нужно для зарядки аккумуляторной батареи, вы можете использовать наш инструмент планировщика батарей.

USB PD поддерживает 5 В, 9 В, 12 В и 15 В, но не все адаптеры питания с портами USB C поддерживают всю спецификацию USB PD. Для зарядки аккумуляторов мы рекомендуем использовать блок питания USB C PD мощностью не менее 65 Вт. Хорошей новостью является то, что если блок питания USB C PD рассчитан на 65 Вт, то он будет поддерживать полный диапазон напряжений.

USB PD — интеллектуальное решение для питания. Он начинается с безопасных 5 вольт, а затем спрашивает устройство, к которому оно подключено, какое напряжение оно поддерживает. Как только устройство отвечает, блок питания USB PD выбирает требуемое напряжение.

Это удобно для обмена данными между устройствами и обеспечивает плавное автоматическое согласование напряжения. Однако USB PD поддерживает небольшие устройства, называемые «триггерами». Триггеры подключаются к источнику питания USB PD через кабель USB C и либо имеют способ выбрать напряжение на плате, либо имеют фиксированное напряжение. В этом примере мы будем использовать выбираемый сорт.

В этом примере будет использоваться понижающий преобразователь постоянного тока. Этот тип преобразователя имеет потенциометры для управления током и напряжением. Ближайший к выходу потенциометр регулирует напряжение. Другой управляет током. Когда вы получаете новый понижающий преобразователь, лучше всего повернуть эти ручки до упора, прежде чем прикреплять их в первый раз.

Требуемые детали:

• Блок питания USB PD
• Триггер USB PD
• Понижающий преобразователь постоянного тока
• Кабель ваттметра USB PD
• Литий-ионный аккумулятор 3S

[[ aff type=guide ]]

Шаг 1: Вставьте блок питания USB PD в розетку.

Шаг 2: Подключите кабель ваттметра USB C-C к блоку питания USB PD.

ПРИМЕЧАНИЕ: Этот кабель имеет экран на одном конце, который показывает, сколько энергии проходит через кабель. Вам нужен экран на конце устройства, а не на конце источника питания, потому что кабель считывает мощность, протекающую только в одном направлении. Экран не горит, когда кабель подключен только к источнику питания.

Шаг 3: Подключите кабель USB C к триггеру напряжения.

ПРИМЕЧАНИЕ: В этот момент загорается экран на кабеле измерителя мощности. Некоторые триггеры имеют фиксированное выходное напряжение, но этот триггер можно выбрать. Удобно иметь возможность установить напряжение срабатывания, чтобы легко обновить/модифицировать бытовую электронику для работы от USB PD, но для зарядки аккумулятора лучше всего установить напряжение на 20 вольт, чтобы максимальное количество ватт было доступно от блока питания.

Подсоедините мультиметр к выходу триггера напряжения, чтобы убедиться, что он выдает ожидаемое напряжение.

Шаг 4: Наденьте разъем на выход триггера напряжения или припаяйте к ним провода, чтобы его можно было подключить к входу понижающего преобразователя.

Шаг 5: Подключите выход триггера напряжения к входу понижающего преобразователя и включите понижающий преобразователь с помощью переключателя в углу платы.

Шаг 6: Подсоедините мультиметр к выходу понижающего преобразователя. Если вы воспользовались приведенным выше советом и полностью выкрутили его, то на мультиметре вы должны увидеть около 1,5 вольт. Поверните внешний потенциометр по часовой стрелке, и напряжение возрастет.

Шаг 7: Продолжайте поворачивать потенциометр, пока не достигнете желаемого максимального зарядного напряжения. В данном случае это 12,6 вольта.

Шаг 8: Подсоедините аккумулятор к выходу понижающего преобразователя.

ПРИМЕЧАНИЕ : Поскольку ток установлен на ноль, вы заметите, что выходной сигнал понижающего преобразователя падает, чтобы соответствовать напряжению батареи. Это нормально.

Шаг 9: Медленно поворачивайте потенциометр тока, пока не увидите, что цифры на кабеле ваттметра начинают расти.

[[ aff type=guide ]]

ПРИМЕЧАНИЕ: Что касается того, к какому числу привести, это требует некоторой математики. Это число в ваттах, а не в амперах. Аккумулятор в этом примере хорош для зарядного тока около 3 ампер и в настоящее время составляет 9 ампер.0,71 вольт.

9,71 вольт x 3 ампера  =  29,13 Вт

Итак, в этом примере мы будем поворачивать потенциометр, пока ваттметр не покажет 30 Вт. Теперь помните, что ток будет оставаться неизменным в течение большей части процесса зарядки, но напряжение батареи будет расти. Это означает, что нормально видеть, как ватты на счетчике растут и растут во время процесса зарядки.

В конце концов, напряжение батареи достигнет целевого напряжения зарядки, а затем вы увидите, что мощность начинает падать. Вот как вы узнаете, что батарея заряжается.

Простое зарядное устройство для литиевых батарей с использованием настольного источника питания

Хотя знать, как сделать зарядное устройство своими руками, очень здорово, но это, безусловно, требует много работы. Итак, если вы хотите получить все преимущества изготовления собственного зарядного устройства с минимальными затратами труда, вам следует приобрести регулируемый настольный блок питания.

С регулируемым настольным блоком питания вы можете делать то же самое, что описано в этой статье, но намного проще. Все, что вам нужно сделать, это купить блок питания, установить напряжение и силу тока в соответствии с вашими потребностями и подключить его к аккумулятору.

Просто убедитесь, что любой настольный блок питания, который вы хотите купить, поддерживает диапазон напряжений, совместимый с любой батареей, которую вы пытаетесь зарядить с его помощью, и что он имеет CC/CV (постоянный ток, постоянное напряжение). Это решение в основном берет все части и детали, описанные в этой статье, и помещает их все в одну удобную коробку. Самое замечательное в этом типе блоков питания то, что они всегда имеют четкие, легко читаемые встроенные экраны.

Заключение

Всё! Так же просто построить зарядное устройство. Конечно, есть много разных способов построить зарядное устройство и много разных типов аккумуляторов для зарядки. Встроенный в этом примере можно легко настроить для зарядки аккумуляторной батареи 4S LFP, просто увеличив его выходное напряжение до 14,6 вольт.

Когда вы научитесь собирать зарядное устройство, вы узнаете, как управлять напряжением и током и заставить его делать именно то, что вам нужно. Этот опыт является полезным и чрезвычайно полезным в практической, повседневной жизни. Важно помнить, что зарядное устройство — это всего лишь особый вид регулируемого источника питания. Стандартный регулируемый блок питания — это всего лишь регулятор постоянного напряжения. Это означает, что с большинством регулируемых источников питания вы не можете контролировать ток. Самодельное зарядное устройство немного сложнее, чем использование регулируемого источника питания, потому что в самодельном зарядном устройстве вы можете контролировать как напряжение, так и силу тока.

Сборка зарядного устройства своими руками дает несколько ключевых преимуществ. С экономической точки зрения, самостоятельная работа всегда сэкономит вам деньги по сравнению с покупкой готового продукта. Возможность выбирать свои собственные компоненты без необходимости срезать углы для достижения конкретных производственных показателей означает, что вы можете быть уверены, что ваше зарядное устройство для аккумуляторов DIY изготовлено из компонентов самого высокого качества. Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов — не простое устройство. Итак, если вы узнаете, что нужно для создания зарядного устройства для аккумуляторов своими руками, вы резко расширите свои возможности, что всегда хорошо. Кроме того, установка максимального тока на стабилизаторе напряжения постоянного тока делает этот регулятор ничем не отличающимся от источника питания постоянного напряжения. Это, конечно, не очень хорошо для зарядки аккумуляторов, но это означает, что самодельное зарядное устройство можно использовать не только для зарядки аккумуляторов.

Мы надеемся, что эта статья помогла вам узнать все, что вам нужно знать о том, как построить зарядное устройство для аккумуляторов. Спасибо за прочтение!

Мобильная станция для зарядки аккумуляторов своими руками для мастерской

В этом посте я расскажу, как сделать мобильную зарядную станцию ​​для аккумуляторов своими руками для мастерской или гаража!

Все мои зарядные устройства и запасные батареи заняли место на моем рабочем столе, а шнуры стали немного хаотичными.

Поэтому я решил собрать своими руками мобильную зарядную станцию ​​с достаточным пространством для установки всех зарядных устройств, плюс полки для моих аккумуляторов.

Я разделил зарядные устройства на два отдельных блока питания — один для аккумуляторов наружного оборудования и один для небольших аккумуляторов для электроинструментов. Таким образом, я могу заряжать только то, что мне нужно, в зависимости от того, что я использую в данный момент.

О, и еще он на колесах, так что я могу просто катать его туда-сюда и по кругу по мере необходимости — колеса делают все веселее!

Если вы хотите организовать свои зарядные устройства и аккумуляторы в собственном магазине или гараже, ниже я расскажу, как построить эту мобильную зарядную станцию!

Советы перед сборкой станции для зарядки мобильных аккумуляторов своими руками

Я сделал эту 4-стороннюю полку в качестве мобильной зарядной станции, но вы ОБЯЗАТЕЛЬНО можете использовать ее для любого типа дополнительного хранения в магазине, например, в качестве тележки для инструментов, принадлежностей для рукоделия, и т. д.

Не стесняйтесь использовать его творчески.

Габаритные размеры

Габаритные размеры ДО УСТАНОВКИ КОЛЕС: 17 ½″ в ширину x 17 ½″ в глубину x 31 ¼″ в высоту.

Вы можете добавить колесики любого размера в зависимости от того, как вы хотите его использовать, и это, очевидно, соответственно изменит вашу общую высоту.

Блоки питания

Чтобы спрятать все шнуры, я подключил зарядные устройства к блокам питания, чтобы можно было просто протянуть один шнур от блока к розетке, когда я буду готов к зарядке.

Зарядные устройства потребляют довольно много энергии во время зарядки. Я рекомендую проверить характеристики вашего конкретного зарядного устройства (зарядных устройств) и выбрать удлинитель, способный работать с количеством/размером/типом зарядных устройств, которые вы планируете подключить к нему.

Я разложил зарядные устройства на двух разных разветвителях. Я ставлю зарядные устройства для аккумуляторов для наружного оборудования на один, а зарядные устройства для аккумуляторов для электроинструментов — на другой.

Конечно, вы можете добавить больше или меньше или изменить это по своему усмотрению.

Тип дерева

Для этого проекта я использовал березовую фанеру толщиной 3/4 дюйма, потому что она уже была в моей мастерской.

Однако, поскольку это просто проект мастерской или гаража, вы определенно можете выбрать фанеру более низкого качества, чтобы сэкономить несколько долларов, если хотите.

Как собрать станцию ​​для зарядки мобильных аккумуляторов своими руками

Готовы приступить к сборке?

Возьмите фанерный лист, зарядные устройства и всего несколько инструментов, и давайте погрузимся.

Если вы предпочитаете смотреть, я собрал здесь краткий обзор видеоурока. Пошаговые планы и полное видео следуют ниже.

Ниже представлена ​​схема разреза фанеры, показывающая все разрезы для сборки.

После того, как эти полосы были вырезаны из основного листа, я использовал торцовочную пилу, чтобы вырезать все отдельные части, но вы можете использовать циркулярную пилу, если хотите.

Предпочитаете распечатывать планы? Возьмите версию плана для печати из этого поста здесь:

Шаг 1: Сборка нижней половины зарядной станции

Я прикрепил одну панель 14 ½″ x 16″ к одной из квадратных панелей 16″, используя столярный клей и 1 ¼ ″ шурупами по дереву так, чтобы он образовывал форму «перевернутой буквы Т».

Убедитесь, что вертикальная часть представляет собой меньшую панель и расположена по центру из стороны в сторону.

Затем я завершил эту нижнюю часть, прикрепив две 16-дюймовые квадратные фанерные панели с каждой стороны, чтобы получился своего рода «короб».

Шаг 2. Сборка верхней половины станции для зарядки аккумуляторов

Верхняя половина самодельной станции для зарядки мобильных аккумуляторов точно такая же, как и нижняя, за исключением того, что она повернута на 90 градусов.

Итак, я прикрепил второй кусок 14 ½″ x 16″ вертикально, используя столярный клей и 1 ¼″ шурупы через верхнюю панель нижней секции.

Опять же, я убедился, что панель выровнена по центру перед тем, как закрепить.

Затем я добавил верхнюю панель 16″ x 16″ и две боковые панели 16″ x 16″, снова используя столярный клей и винты, чтобы завершить основной корпус.

Шаг 3: Добавьте полки в коробку для зарядной станции

Я решил добавить в этот проект регулируемые полки, а не стационарные. Мне нравится иметь варианты с размещением на полке, ха!

Шаг 4: Установите колесики

Чтобы сделать эту тележку мобильной, я добавил несколько колесиков на дно. Есть СОТНИ стилей, цветов, размеров роликов.

На самом деле не так важно, какой тип вы используете здесь, если они выдержат вес тележки (а это не так много). Так что не стесняйтесь ходить по магазинам, если вам нравятся разные стили.

Я перевернул станцию ​​вверх дном (сначала уберите полки, иначе они просто выпадут в процессе, ха-ха) и поместил ролики на каждый угол.

На внешних отверстиях на роликах, где винты будут входить в края боковой панели, я использовал 1 ¼″ шурупы.

Однако в отверстиях, направленных внутрь, я использовал ⅝″ шурупы и несколько шайб, чтобы шурупы не проходили сквозь фанеру и не выскакивали с другой стороны.

Шаг 5. Установка зарядных устройств

После того, как колеса были установлены, пришло время использовать эту зарядную станцию ​​и установить зарядные устройства.

Вы могли видеть или не видеть этот «трюк» раньше, так что я все равно поделюсь им с вами.

Все мои зарядные устройства, кроме одного, имели эти монтажные отверстия на нижней/задней стороне.

Мне не хотелось измерять эти отверстия, переносить их на боковые панели зарядной станции и надеяться, что это сработает.

Вместо этого я заклеил эти отверстия малярным скотчем и проткнул винтом отверстие в скотче в центре монтажных отверстий.

Затем я мог бы перенести эту ленту на зарядную станцию ​​и вкрутить ⅝″ шурупов в отверстия. Вы хотите вести их так, чтобы они все еще немного торчали.

Затем вы можете надеть на них зарядные устройства.

Я сделал это для всех своих зарядных устройств со всех четырех сторон станции. Для одного зарядного устройства без отверстий для крепления я просто установил его сверху.

Шаг 6. Добавление удлинителей и проводов

Ранее я упоминал, что использовал удлинители, чтобы упростить задачу, когда пришло время подключаться к сети.

В этой части вы должны делать то, что лучше для вас. Вы можете просверлить отверстия, чтобы пропустить шнуры внутри, если хотите.

Но свой я проложил снаружи, чтобы не волноваться о шнурах или отверстиях, мешающих полкам. Я просверлил одно отверстие, чтобы пропустить несколько шнуров внутри, но я просто не хотел сверлить отверстия по всей своей новой сборке, ха-ха.

Я протянул шнуры разветвителей вверх и просто положил их туда. Таким образом, я могу перемещать его где угодно и просто подключать по мере необходимости.

Ищете другие идеи организации мастерской?

Итак, самодельная зарядная станция для мобильных аккумуляторов готова к зарядке!

Мне очень нравится эта установка, и приятно, что она организована И мобильна, поэтому я могу перемещать ее по мере необходимости (и поскольку я часто меняю свое мнение, ха-ха).