Схеми на зарядни для шуруповерта на л200

Автор: · 09.09.2019

Простейшее и наилучшее зарядное устройство.

После некоторых игр внуков, возникла необходимость сделать зарядное устройство для аккумулятора для моей скутеретты. «Родной» аккум (FT4L-BS — 12V 4А/ч) требует ток заряда не более 0,4 А/ч.

Это и было основным пунктом технического задания. После изучения предлагаемых конструкций на рынке и, беглого, теории (http://www.kuppol.ru/infozarbat.html) пришел к выводу, что нужно сделать полный автомат отвечающий всем требованиям к современной зарядке.
*Ссылка обязательна к прочтению иначе возникнут непонятки в осознании далее изложенного.
Рынок предлагает простенькие китайские поделки за 50 $ с набором деталей не дороже 5 $. Или приличные «всеядные» устройства по цене 800$. Ни тот, ни другой вариант меня не устраивают.
Второй пункт ТЗ — конструкция должна быть повторяемой умеющим держать паяльник.
Сразу же хочу поставить в известность, что на авторство частей схемы я не претендую. Все «изъято» из инета, перелопачено под имеющиеся детали, сложено в «кучку», подобрано, минимизировано и макетировано.
Перебор возможных вариантов привел меня к следующей схеме устройства и печатке:

«Выродилась» такая схема и такая печатка.
Печатка – вид со стороны деталей. Хотя без разницы, зеркальное отражение ничего не изменит.
Печатная плата сделана без привязки к мосту, микросхеме, переключателям, предохранителям, светодиодам. Во первых – так проще. Во вторых – нет привязки к конструкции корпуса. Эти детали соединять буду жгутом. Для распайки жгута предусмотрены ламельки по периметру платы.
Размеры приведенной картинки 1:1 если задать разрешение 300 dpi.

Устройство имеет следующие временнЫе графики:

Каждый из режимов имеет световую индикацию.
Все детали, кроме основной микросхемы, имеют широкий спектр заменимости.
Всё дешево. Мне всё – бесплатно из накопленных запасов. L200C приобретена за 75 руб. в ближайшей лавке.
Зарядное устройство полностью автоматическое, а режимы зарядки соответствует режимам, которые советуют производители аккумуляторов.

Режим I . ● ● ● Зарядка постоянным током;
Режим II. ● ● ● Зарядка постоянным напряжением 14.8В;
Режим III. ● ● ● — это доводка "капельным" током и напряжением 13.7В. Так же, режим длительного хранения.

И так, «что есть что» в этой схеме и за что оно отвечает? (Приведенные «цифры и факты» — исключительно для аккумуляторов U=12 В, I=3-7А/ч. На таких и испытывался макет.

Составные части схемы:

1. Блок питания устройства и источник тока для заряда.
Трансформатор – любой, обеспечивающий переменное напряжение 14,5 В min при нагрузке током 1 А. А. Чем больше будет это напряжение, тем больше будет греться L200C. Меньшее напряжение – не обеспечит режимов заряда и не позволит осуществлять описанную ниже методику настройки устройства.
Диоды – лучше Шотки (малое прямое сопротивление).

2. L200C – специализированная микросхема обеспечивающая реализацию моей (и разработчика) задумки.

3. Транзисторы — компаратор для снижения выходного напряжения с 14,8В до 13,7В при достижении убывающего тока зарядки до значения примерно 0,2. 0,3 от максимального на этапе I.

4. Управляемый стабилизатор в схеме пороговой индикации.

5. Для исключения «грехов» переплюсовки воткнул диод FR307 параллельно батарее. Последовательный диод – исключает аварию при отключенной сети.

Настройка режимов работы:

110* кОм — подбирается для гашения зеленого светодиода при Uвых больше 14,8 В.
Ri (2 х 1Om) — определяет ток заряда.
Ru1 — выставить на выходе 13,6. 13,8В без нагрузки.
Ru2 — подобрать для достижения на выходе 14,6. 14,8В без нагрузки при закороченных К и Э КТ502
Rz — выставить 0,5В между базой КТ502 и верхним по схеме выводом этого резистора. Определяет ток зарядки, при котором устройство переходит из режима II в режим III. Для исключения возбуда на границе режимов II и III нужно более точно подбирать Rz именно при достижении этой точки заряда.

Красный – индикатор подключения устройства в сеть.
Желтый + Зеленый — индикатор режимов I. Зеленый — загорается на время режима I, анализа и затем гаснет (устройство переходит в режим II) — если подключен заряженный аккумулятор.
Зеленый – индикатор режима III и подключения аккумулятора без сети или полной зарядки аккумулятора. Эта часть схемы предназначена для четкого порогового режима зажигания светодиода. Порог переключения составляет всего 0,15 В. Т.е. можно отрегулировать так, что зеленый загорится только при полной зарядке (напряжении менее 14, 8 В).

Ну и результат. На приведенной картинке аккумулятор после полного заряда. Устройство переключилось в режим капельного долговременного поддержания аккумулятора (режим хранения ● ● ● ). U=13,73 V.

.
Теперь немного информации для творческих личностей.

Уже после изготовления выше озвученного нашел не менее интересный материал. Моё зарядное меня устраивает, а для начинающих изготовление может информация и сгодится.

Радиохобби №4/99 ст.19 по материалам из Elektor Electronics №5/99,с26-31
Свинцовые аккумуляторы SLA согласно спецификации изготовителей (Yuasa, Kobe,Sonnenschein,Varta) требуют для предотвращения вскипания кислоты, сульфатации и обеспечения максимальной емкости специального алгоритма зарядки. В первой фазе (около 5 часов) зарядка производится током от 0,2С до 0,3С Ампер, где С-емкость аккумулятора в Ампер-часах. При этом ему передается 70% номинальной емкости. Оставшиеся 30% емкости заряжаются во второй фазе, в которой аккамулятор подключен к постоянному напряжению, при котором к каждому элементу батареи приложено 2,3В (стандартный режим, 5 часов) или 2,45В (ускоренный, 3 часа). После этого начинается третья фаза "спящей" подзарядки, в которой аккумулятор неограниченное время подключен к постоянному напряжению, при котором на каждый элемент приходится 2,25В. Такой алгоритм применен в источниках бесперебойного питания и обеспечивает постоянную 100% готовность аккумуляторной батареи.
Зарядное устройство, разработанное К. Валравеном, пригодно для зарядки свинцовых SLA аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 6 или 12В и емкостью до 30 Ампер-часов. Номиналы элементов для 6-вольтового варианта указаны в скобках. В первой фазе зарядки устройство работает как генератор тока, равного 0,45/R6. Сопротивление этого резистора для аккумуляторов разной емкости (С) необходимо вибрать исходя из R6=0,45I= 0,45×0,2C=0,09, а R4=25/C, где размерность сопротивления в Омах, тока-Амперах, емкости- Ампер-часах. При этом значительный ток, протекая по R4, обеспечивает открытым Т1, который через R3 шунтирует R5, входящий в делитель, задающий выходное напряжение. Режим первой фазы индицируется свечением HL2. По мере зарядки напряжение на аккумуляторе возрастает, а ток зарядки падает, поскольку стабилизатор IC1 отрегулирован тримером P1 на выходное напряжение (без нагрузки и при принудительно закороченных выводах К-Э Т1) 14,4В (для 6-вольтового варианта на 7,2В). Это обеспечивает плавный автоматический переход к второй фазе зарядки, в конце которой ток снижается до 0,02С, падение напряжения на R4 уже становится недостаточно для поддержания открытым Т1, и он закрыватся, отрывая R3 от "земли" и исключая R3 из делителя, задающего выходное напряжение стабилизатора IC1. Напряжение на выходе устройства понижается с 14,4 до 13,8В (в 6-вольтовом варианте с 7,2 до 6,9В), а прекращение свечения HL2 сигнализирует конец зарядки и переход в режим "спящей" подзарядки.

Еще одно не менее интересное, но, так-же, простое устройство:

ЗУ само снижает ток по окончанию зарядки и загорается зеленый светодиод. Прошу учесть, что светодиод индицирует не окончание заряда АКБ, а его ПРИБЛИЖЕНИЕ. Т.е. после загорания светодиода рекомендуется оставить аккумудятор подключенным к ЗУ еще на пару часом min. . Перезаряда можете не боятся, так как микросхема сама ограничивает ток.
Настройка устройства:
Резистором 5kO выставляете выходное напряжение 14,8V (если ЗУ входит состав какого-либо другого устройства, для подзарядки резервного аккумулятора, то выходное напряжение выставляется 13,8V).
Резистором 10 kOm выставляется порог свечения зеленого светодиода, т.е. Напряжение при котором аккумулятор можно считать заряженным.
Выходной ток регулируется подбором низкоомных резисторов. Ориентировочно расчетное значение этого резистора R=0,4/Iз
Прошу обратить внимание что на выходе стоит диод, защищающий от переполюсовки.

Дерзайте, господа творческие личности!

Зарядное устройство для герметичных свинцовых (гелевых) аккумуляторов

Здоровеньки булы, громодяне!

Эта история началась когда мы решили отправиться в лес в ночь с субботы на воскресение — у брата был день варенья, и мы его решили отметить на свежем воздухе под шашлычек и водочку. Стали собираться. Для освещения взяли пару фонарей, для наведения музыкального фона небольшую магнитолку-бумбокс. Разумеется, для всего этого купили батарейки, что обошлось нам в кругленькую сумму. С рожами счастливых идиотов мы вломились в лес и бойко приступили к сборке дров, трезво (пока еще) рассудив, что было бы неплохо наломать этих самых дров пока не стемнело. А дров надо было на два костра — для шашлыков и для обогрева — освещения места празднования. Ну что я вам хочу сказать. на следующий день мне с трудом удавалось разогнуться, поскольку для того, чтобы от костра света было достаточно туда надо постоянно подбрасывать дрова, которые надо рубить в лесу, в котором после захода солнца стало темно, как сами знаете где и батареи в фонарях приходилось экономить и освещать место пьянства костром, для которого надо рубить дрова. Я повторяюсь, да? Ну вот той ночью у меня таких повторений было очень много. В связи с чем на следующий день возникло два вопроса — "я отдыхал?" Или "где и как сделать, чтобы такого больше не случалось?"

Прежде всего батареи — ясно, что нужны аккумуляторы, но посмотрев на цены современных никель-кадмиевых аккумуляторов моя жаба категорически отказалась их покупать. Тут я вспомнил про УПС-ы — ну знаете, такие бандуры для того, чтобы ваш комп не вырубился в самый неподходящий момент, когда вы заканчиваете проходить сапера 100х100, а добрый сосед уже подключил самопальный сварочный агрегат в розетку и радостно ухмыльнувшись включил его, обесточивая, таким образом пол-дома.

Так вот, в этих бандурах применяются герметичные свинцовые аккумуляторы — их еще называют гелевыми. По стоимости они не сравнимы с Ni-Cd аккумуляторами — первые стоят значительно меньше последних. Поехал я в магазинчик и прикупил себе вполне даже средненький аккумулятор с напряжением 12 вольт и ёмкостью 7,2 ампер-часа.

Рис.1 Фото аккумулятора.
Как видите, он совсем даже небольшого размера, весит в районе 2,5 кило, так что даже если поехать в лес не на машине, а на свои двоих — руки оттягивает не сильно.

Далее все было просто — берем 10-ти ваттную автомобильную лампочку, вешаем её на длинном проводе на дерево и подключаем к сабжу — свет готов. А для подключение магнитолы ваяем простенький стабилизатор на КРЕН8А или её буржуйском аналоге LM7809, прикручиваем провода к клемам в батарейном отсеке — e voila — имеем свет и музыку. Должен вам сказать, что подобная схема уже испытывалась — хватает на всю ночь непрерывной работы и аккумулятор до конца не разряжается.

Но вы же понимаете, что все хорошо до конца не бывает — должна быть где то капелька отходов чловеческого метаболизма, которая должна отравить всю идиллию. В данном случае засада в том, что эти аккумуляторы нельзя заряжать обычными зарядными устройствами для автомобильных аккумуляторов. Обычные кислотно-свинцовые аккумуляторы заряжаются постоянным по величине током, при этом напряжение на клеммах все время растет и когда оно достигает определенной величины — электролит в аккумуляторе закипает, что свидетельствуе об окончании заряда. Давайте себе представим, что будет, когда закипит герметичный аккумулятор. Я так полагаю, что жертв и разрушений вряд ли удасться избежать. Посему эти ящики заряжают по-другому: ток заряда устанавливают равным 0,1С, где С — это ёмкость аккумулятора, причем, зарядный ток ограничивают, поскольку этот товарищ "неудовлетворенный желудочно" и готов сожрать все, что ему дают, напряжение стабилизируют и устанавливают в пределах 14-15 вольт. В процессе заряда напряжение остается практически неизменным, а ток будет уменьшаться от установленного, до 20-30мА в самом конце заряда. То есть, нужно было собрать зарядное устройство.

Возиться ужасно не хотелось, но тут выручили буржуи — ST Microelectronics — у них, оказывается есть почти готовое решение — микросхема L200C. Эта хреновина представляет собой стабилизатор напряжения с программируемым ограничителем выходного тока. Ессс, сказал я. Мяу, казал Кот — он был со мной полностью согласен.
Документация на эту микросхему лежит тут. www.st.com/stonline/products/literature/ds/1318.pdf Схема зарядного устроства на рисунке 2 — это практически типовая схема включения

Особо описывать в общем то и нечего, остановлюсь только на паре моментов. Прежде всего — токозадающие резисторы R2-R6. Их мощность должна быть не меньше указанной на схеме, а лучше больше. Ну если вы, конечно, не фанат дымовых спецэффектов и не тащитесь от вида почерневших резисторов.

Рис 3.1 Макетка с деталюхами

Микросхему, разумеется, надо установить на радиатор, причем, тоже не жадничать — все это хозяйство расчитано на долговременную работу, поэтому, чем легче будет тепловой режим элементов, тем лучше для них, а значит и для вас. Резистором R7 подстраивается выходное напряжение в пределах 14-15 вольт. Диоды лучше брать наши, отечественные в металлических корпусах, тогда их не надо устанавливать на радиаторы. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора 15-16 вольт. Лично я никакой платы не делал, не так уж много тут деталей — собрал все на макетке. Что получилось видно на фотке.

Перед владельцем машины периодически встает вопрос — как и чем зарядить АКБ.
На сегодняшний день — промышленность выпускает множество зарядных устройств с разными характеристиками.
Мне попались в руки несколько штук
* Орион-150;
* Безымянная китайская зарядка;
Дома нашелся и подопытный — АКБ. которая используется для лодочного электромотора.

Первой в ход пошла безымянная зарядка — которая через некоторое время показала на амперметре 0.
Хм . не может такого быть, чтобы АКБ зарядился за час. Вскрыв поделку дядюшки Ляо — все понял.
Обычный "кипятильник" — трансформатор, диодный мост и амперметр. — Оставлять без присмотра АКБ с таким зарядником — просто опасно.

Вторым кандидатом стало ЗУ НПП Орион-150. Один раз оно даже почти зарядило АКБ. Но пало смертью храбрых при коротком замыкании "крокодилов". (хотя этот режим описывается как штатный в инструкции).
Вскрыв это ЗУ — увидел поделку, видимо, родственника дядюшки Ляо.
Импульсный источник питания, с использованием подключенной АКБ в качестве "дежурки". Плата не отмыта от флюса, компоненты кривые…

Походив кругами вокруг 2-х подобий ЗУ — решил порыться в закромах.
В итоге — найдены
трансформатор типа ТОР, выдающий переменное 17вольт (при токе 5А)
россыпь необходимых компонентов
радиатор охлаждения

Приступим к реализации задумки