Корпус для зарядного устройства своими руками

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 05.10.2024

ОСТОРОЖНО: Под катом много фото, немного работы, никакого ЛУТ и нет хеппи энда (пока нет).

Автор, нафига все это?

Некоторое время назад со мной приключилась история описанная в прологе, китайский usb-двойник, абсолютно бессовестно дал разрядиться моему смарту во время навигации, из заявленных 500mA он выдавал около 350 на оба сокета. Надо сказать я был очень зол. Ну да ладно — сам дурак, решил я, и в этот же день, вечером, был заказан на eBay автомобильный зарядник на 2А, который почил в недрах китайско-израильской почты. По счастливой случайности, у меня завалялась платка конвертор DC-DC step down с выходным током до 3-х А и я решил на ее базе собрать себе надежный и универсальный зарядник для автомобиля.

Последние два варианта, в силу понятных причин, считаю не интересными и даже вредными, поэтому сосредоточимся на первых двух. Поскольку наша зарядка должна уметь заряжать, как яблочные так и все остальные гаджеты мы используем два выхода USB, один будет ориентирован на Apple — устройства, второй на все остальные. Замечу лишь, что если Вы по ошибке подключите гаджет к не предназначенной для него USB розетке, ничего страшного не произойдет, просто он будет брать те же пресловутые 500mA.
Итак, цель: " Немного поработав руками получить универсальную зарядку для машины."

Что нам понадобится

2. USB розетка, я использовал двойную, которую выпаял из старого USB-хаба.

Так же можно использовать обычные сокеты от USB удлинителя.

3. Макетная плата. Для того что бы припаять к чему-нибудь USB розетку и собрать простенькую схему зарядки для Apple.

4. Резисторы или сопротивления, кому как больше нравится и один LED. Всего 5-ть штук, 75 кОм, 43 кОм, 2 номиналом 50 кОм и один на 70Ом. На первых 4-х как раз и строится схема зарядки Apple, на 70 Ом я использовал для ограничения тока на светодиоде.

5. Корпус. Я нашел в закромах родины футляр от фонарика Mag-Lite. Вообще, идеально бы подошел футляр от зубной щетки черного цвета, но я такового не нашел.

6. Паяльник, канифоль, припой, кусачки, дрель и час свободного времени.

Собираем зарядку

1. Первым делом я закоротил между собой выводы DATA+ и DATA- на одном из сокетов:

*Прошу прощение за резкость, встал рано и телу хотелось спать, а мозгу продолжения эксперимента.

Это как раз и будет наша розетка для не яблочных гаджетов.

2. Отрезаем нужный нам размер макетной платы и размечаем и сверлим в ней отверстия под крепежные ножки USB розетки, параллельно проверяя, что контактные ножки у нас совпадают с отверстиями в плате.

3. Вставляем сокет, фиксируем и припаиваем к макетной плате. Контакты +5В первой(1) и второй(5) розетки замыкаем между собой, так же поступаем и с контактами GND(4 и 8).

Фото только для пояснения, контакты пропаиваются уже на макетной плате

4. Распаиваем на оставшиеся два контакта DATA+ и DATA- следующую схему:

Для соблюдения полярности пользуемся распиновкой USB:

У меня получилось так:

Не забываем подстроить напряжение на выходе, при помощи отвертки и вольтметра задаем 5 — 5.1В.

Так же я решил добавить индикацию к цепи питания USB, паралельно к +5V и GND припаял желтый лед с резистором на 70Ом для ограничения тока.

5. Фиксируем плату конвертер на нашей макетной плате. Я это осуществил при помощи ножек от все тех же резисторов, запаяв их в контактные отверстия на плате конвертера и на макетной плате.

6. Припаиваем выходы конвертера к соответствующим входам на USB-сокете. Соблюдаем полярность!

7. Берем корпус, размечаем и сверлим отверстия под крепление нашей платы, размечаем и вырезаем место под USB розетку и добавляем отверстия для вентиляции напротив микросхемы конвертера.

Крепим макетную плату болтами к корпусу и получаем вот такую коробочку:

В Машине это выглядит так:

Тесты

Далее, я решил проверить реально ли мои устройства будут считать, что они заряжаются от родной зарядки. А заодно замерить и токи.
Питание обеспечено БП от старого принтера 24В 3.3А.
Ток я замерял перед выходом на USB.

Забегая вперед скажу, все имеющиеся у меня устройства зарядку признали.
К USB розетке номер один (которая предназначена для разных гаджетов ) я подключал:
HTC Sensation, HTC Wildfire S, Nokia E72, Nexus 7, Samsung Galaxy ACE2.
Для Sensation и Nexus 7 я проверил время зарядки, начинал с 1% и заряжал до 100%.
Смартфон зарядился за 1 час 43 минуты (батарейка Anker на 1900 mAh), должен заметить, что от стандартной зарядки он заряжается около 2-х часов.
Планшет же зарядился за 3 часа 33 минуты, что на пол часа дольше чем зарядка от сети (Одновременно заряжал только одно устройство).

Чтобы оба Android устройства брали из зарядки максимум, мне пришлось спаять небольшой переходничок(который подключал к apple USB), к нему подключен HTC Sensation.

К USB розетке номер два я подключал: Ipod Nano, Ipod Touch 4G, Iphone 4S, Ipad 2. Поскольку Nano заряжать такой штукой смешно — он у меня максимум 200 mA брал, проверял Touch 4g и IPad. Ipod заряжался 1 час 17 минут с нуля и до 100%(правда вместе с IPAD 2). Ipad 2 заряжался 4 часа и 46 минут (один).

Как Вы видите Iphone 4S с удовольствием потребляет свой номинальный ток.

Кстати, Ipad 2 меня удивил, он абсолютно не чурался схемы с закороченными дата контактами и потреблял абсолютно те же токи, что и от предназначенного для него сокета.

Процесс зарядки и выводы

Для начала напомню, что все устройства в которых используют литиевые аккумуляторы имеют в наличии контроллер заряда. Работает он по следующей схеме:

График усреднен и может варьироваться для разных устройств .

Как видно из графика, в начале зарядного цикла контроллер позволяет заряжать максимально допустимым током для Вашего устройства и постепенно снижает ток. Уровень заряда определяется по напряжению, так же контроллеры мониторят температуру и отключают зарядку при высоких значениях последней. Контроллеры заряда могут находится в самом устройстве, в аккумуляторе или в зарядном устройстве (очень редко).
Подробней о зарядке литиевых элементов можно почитать здесь.

Ну а причина, на мой взгляд, не оптимально подобранная катушка индуктивности, которая в свою очередь не дает Buck — конвертору выдать свой максимальный ток. Думал ее заменить, но инструмента для пайки SMD у меня нет и в ближайшее время не предвидится. Это не ошибка проектировщиков платы с ebay, это просто особенность данной схемы так как она ориентированна на различные входящие и исходящие напряжения. При подобных условиях просто невозможно выдавать максимальный ток на всем диапазоне напряжений.

В итоге, я получил устройство, которое способно заряжать два смартфона одновременно или один планшет в автомобиле за вменяемое время.

Разбор больше 11 схем для изготовления ЗУ своими руками в домашних условиях, новые схемы 2017 и 2018 года, как собрать принципиальную схему за час.

Чтобы понять, обладаете ли вы необходимой информацией об аккумуляторах и зарядных устройствах для них, следует пройти небольшой тест:

По каким основным причинам происходит разрядка автомобильного аккумулятора на дороге?

А) Автомобилист вышел из транспорта и забыл выключить фары.

Б) Аккумуляторная батарея слишком нагрелась под воздействием солнечных лучей.

Может ли аккумулятор выйти из строя, если автомобилем не пользуются долгое время (стоит в гараже без запуска)?

А) При долгом простое аккумуляторная батарея выйдет из строя.

Б) Нет, батарея не испортится, ее потребуется только зарядить и она снова будет функционировать.

Какой источник тока используется для подзарядки АКБ?

А) Есть только один вариант — сеть с напряжением в 220 вольт.

Б) Сеть на 180 Вольт.

Обязательно снимать аккумуляторную батарею при подключении самодельного устройства?

А) Желательно производить демонтаж батареи с установленного места, иначе возникнет риск повредить электронику поступлением большого напряжения.

Б) Необязательно снимать АКБ с установленного места.

А) Да, при неправильном подключении, аппаратура сгорит.

Б) Зарядное устройство просто не включится, потребуется переместить на положенные места необходимые контакты.

Ответы:

А) Не выключенные фары при остановке и минусовая температура – наиболее распространенные причины разряда АКБ на дороге.
А) АКБ выходит из строя, если долго не подзаряжать ее при простое автомобиля.
А) Для подзарядки применяется напряжение сети в 220 В.
А) Не желательно производить зарядку батареи самодельным устройством, если она не снята с автомобиля.
А) Не следует путать клеммы, иначе самодельный аппарат перегорит.

Аккумулятор на автотранспорте требуют периодической зарядки. Причины разряжения могут быть разные — начиная от фар, что хозяин забыл выключить, и до отрицательных температур в зимний период на улице. Для подпитки АКБ потребуется хорошее зарядное устройство. Такое приспособление в больших разновидностях представлено в магазинах автозапчастей. Но если нет возможности или желания покупки, то ЗУ можно сделать своими руками в домашних условиях. Имеется также большое количество схем — их желательно все изучить, чтобы выбрать наиболее подходящий вариант.

Определение: Зарядное устройство для автомобиля предназначается для передачи электрического тока с заданным напряжением напрямую в АКБ.

Ответы на 5 часто задаваемых вопросов

Потребуется ли производить какие-то дополнительные меры, перед тем как приступать к зарядке аккумуляторной батареи на своём автомобиле? – Да, потребуется почистить клеммы, поскольку во время работы на них появляются кислотные отложения. Контакты очень хорошо нужно почистить, чтобы ток без трудностей поступал к батарее. Иногда автомобилисты используют смазку для обработки клемм, ее тоже следует убрать.
Чем протереть клеммы зарядных устройств? — Специализированное средство можно купить в магазине или приготовить самостоятельно. В качестве самостоятельно изготовленного раствора используют воду и соду. Компоненты смешиваются и перемешиваются. Это отличный вариант для обработки всех поверхностей. Когда кислота соприкоснется с содой, то произойдет реакция и автомобилист обязательно ее заметит. Это место и потребуется тщательно протереть, чтобы избавиться от всей кислоты. Если клеммы ранее обрабатывались смазкой, то она убирается любой чистой тряпкой.
Если на аккумуляторе стоят крышки, то их нужно вскрывать перед началом зарядки? — Если крышки имеются на корпусе, то их обязательно снимают.
По какой причине необходимо откручивать крышечки с аккумуляторной батареи? — Это нужно, чтобы газы, образующиеся в процессе зарядки, беспрепятственно выходили из корпуса.
Есть необходимость обращать внимание на уровень электролита в аккумуляторной батарее? – Это делается в обязательном порядке. Если уровень ниже требуемого, то необходимо добавить дистиллированную воду внутрь аккумулятора. Уровень определить не составит труда – пластины должны быть полностью покрыты жидкостью.

Ещё важно знать: 3 нюанса об эксплуатации

Самоделка по способу эксплуатации несколько отличается от заводского варианта. Это объясняется тем, что у покупного агрегата имеются встроенные функции, помогающие в работе. Их сложно установить на аппарате, собранном дома, а потому придется придерживаться нескольких правил при эксплуатации.

Выполняя эти простые правила, получится правильно произвести подпитку АКБ и не допустить неприятных последствий.

Топ-3 производителей зарядных устройств

Если нет желания или возможности своими руками собрать ЗУ, то обратите внимание на следующих производителей:

Фирмы хорошо зарекомендовали себя на рынке, а потому о надежности и функциональности переживать при покупке не следует.

Как избежать 2-х ошибок при зарядке аккумуляторной батареи

Необходимо соблюдать основные правила, чтобы правильно подпитать батарею на автомобиле.

Напрямую к электросети аккумуляторную батарею запрещено подключать. Для этой цели и предназначается зарядные устройства.
Даже если устройство изготавливается качественно и из хороших материалов, всё равно потребуется периодически наблюдать за процессом зарядки, чтобы не произошли неприятности.

Выполнение простых правил обеспечит надежную работу самостоятельно сделанного оборудования. Гораздо проще следить за агрегатом, чем после тратиться на составляющие для ремонта.

Самое простое зарядное устройство для АКБ

Схема 100% рабочего ЗУ на 12 вольт

Посмотрите на картинке на схему ЗУ на 12 В. Оборудование предназначается для зарядки автомобильных аккумуляторов с напряжением 14,5 Вольт. Максимальный ток, получаемый при заряде составляет 6 А. Но аппарат также подходит и для других аккумуляторов – литий-ионных, поскольку напряжение и выходной ток можно отрегулировать. Все основные компоненты для сборки устройства можно найти на сайте Aliexpress.

Трансформатор используется любой, по собственному усмотрению Главное, чтобы его мощность была не ниже 150 Вт (при зарядном токе в 6 А). Необходимо установить на оборудование толстые и короткие провода. Диодный мост фиксируется на большом радиаторе.

Схема ЗУ Рассвет 2

Посмотрите на картинке на схему зарядного устройства Рассвет 2. Она составлена по оригинальному ЗУ. Если освоить эту схему, то самостоятельно получится создать качественную копию, ничем не отличающуюся от оригинального образца. Конструктивно устройство представляет собой отдельный блок, закрывающийся корпусом, чтобы защитить электронику от влаги и воздействия плохих погодных условий. На основание корпуса необходимо подсоединить трансформатор и тиристоры на радиаторах. Потребуется плата, что будет стабилизировать заряд тока и управлять тиристорами и клеммы.

1 схема умного ЗУ

Умное ЗУ

Посмотрите на картинке принципиальную схему умного зарядного устройства. Приспособление необходимо для подключения к свинцово-кислотным аккумуляторам, имеющим емкость — 45 ампер в час или больше. Подключают такой вид аппарата не только к аккумуляторам, что ежедневно используются, но также к дежурным или находящимся в резерве. Это довольно бюджетная версия оборудования. В ней не предусмотрен индикатор, а микроконтроллер можно купить самый дешевый.

Если имеется необходимый опыт, то трансформатор собирается своими руками. Нет необходимости устанавливать также и звуковые сигналы оповещения — если аккумулятор подключится неправильно, то загоревшаяся лампочка разряда будет уведомлять об ошибке. На оборудование необходимо поставить импульсный блок питания на 12 вольт — 10 ампер.

1 схема промышленного ЗУ

Посмотрите на схему промышленного зарядного устройства от оборудования Барс 8А. Трансформаторы используются с одной силовой обмоткой на 16 Вольт, добавляется несколько диодов vd-7 и vd-8. Это необходимо для того, чтобы обеспечить мостовую схему выпрямителя от одной обмотки.

1 схема инверторного устройства

Инверторный вид

1 электросхема ЗУ электроника

Схема Электроника

1 схема мощного ЗУ

Мощное ЗУ

Посмотрите на картинке на схему мощного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Приспособление применяется для кислотных АКБ, имеющих высокую емкость. Устройство с легкостью заряжает автомобильный аккумулятор, имеющий емкость в 120 А. Выходное напряжение устройство регулируется самостоятельно. Оно составляет от 0 до 24 вольт. Схема примечательна тем, что в ней установлено мало компонентов, но дополнительные настройки при работе она не требует.

2 схемы советского ЗУ

Советское ЗУ

Многие уже могли видеть советское зарядное устройство. Оно похоже на небольшую коробку из металла, и может показаться совсем ненадежной. Но это вовсе не так. Главное отличие советского образца от современных моделей — надежность. Оборудование обладает конструктивной мощностью. В том случае, если к старому устройству подсоединить электронный контроллер, то зарядник получится оживить. Но если под рукой такого уже нет, но есть желание его собрать, необходимо изучить схему.

К особенностям их оборудования относят мощный трансформатор и выпрямитель, с помощью которых получается быстро зарядить даже сильно разряженную батарею. Многие современные аппараты не смогут повторить этот эффект.

Электрон 3М

Схема Электрон 3М

Проблемы с работой автомобильного аккумулятора регулярно возникают не только в зимнее время. Случайно оставленные открытой дверцы и включенные лампочки высадят его до нуля. Да, можно снимать аккумулятор и нести его домой для подзарядки.

Содержание

Нюансы работы аккумуляторов

Самым распространённым видом считается свинцово-кислотный аккумулятор. Срок эксплуатации устройства рассчитан, в среднем, на 5 лет. Подзарядка таких аккумуляторов требует использования хотя бы 10% тока от суммарной емкости устройства.

Ремонт блока управления кондиционером, коробкой передач, сигнализацией и так далее – недешевое удовольствие.

Разряженным является устройство с напряжением 11,9-12,1 Вольт, в рабочем состоянии уровень заряда должен составлять 12,5-12,7 Вольт.

Условия для самодельной зарядки аккумулятора

Для процесса заряжания устройства необходимо выполнение следующих требований:

Установка постоянного напряжения – 14,4В;
Возможность зарядки в течение длительного времени;
Самостоятельное отключение при превышении максимальных значений тока;
Предохранение от ошибки подключения полюсов. При подключении минуса к плюсу процесс заряжания должен быть остановлен.

Любой из нарушений вышеперечисленных требований, может безвозвратно сломать Ваш прибор.

Модели самодельных зарядок для аккумуляторов

Любое самодельное зарядное устройство не дает никакой гарантии длительной работы. Главное здесь простота и работоспособность. Далее рассмотрим примеры, как собственноручно можно зарядить автомобильный аккумулятор.

Использование лампы и полупроводникового диода

Подобный способ подзарядки аккумуляторного устройства актуален в домашней обстановке. Для его осуществления необходимо наличие розетки на 220В.

При мощности лампы в 100 Ватт величина поступающего тока будет составлять 0,17А. Для достижения значения в 2А потребуется заряжать аккумулятор минимум 10 часов.

Полностью восстановить заряд севшего аккумуляторного устройства, скорее всего, не получится, но для запуска автомобиля его хватит.

Модель зарядки, собранной из блока питания ПК

Стандартный блок питания персонального компьютера рассчитан на 12 Вольт. Для зарядки аккумулятора потребуется, напомним, хотя бы 14,4 Вольт.

Сначала распаиваются все лишние провода, для зарядки нужен будет лишь зеленого цвета. Конец данного кабеля припаивается к минусовым контактам в местах выхода черных проводов.

Данная схема позволяет запустить зарядное устройство напрямую. Проводки, идущие от клемм аккумуляторной батареи, соединяются с минусом и плюсом на блоке питания. Плюс спаивается в месте выхода кабеля желтого цвета, а минус с концом черного провода.
Далее необходимо регулировать мощность, в блоке питания за данной характеристикой закреплен микроконтроллер TL494 или TA7500. Переворачиваем плату и ищем крайнюю левую ножку микросхемы.
К нижнему выходу микроконтроллера подходят 3 резистора. Нужно найти резистор, соединенный с выводом блока 12В, и распаять его, а затем замерить действующее сопротивление.

Для определения нужного числа кОм на место распаянного резистора припаивается резистор переменного сопротивления. Плату блока питания подключаем к сети, подцепив к ней мультиметр.

С помощью переменного резистора получаем минимально необходимое значение напряжения в 14,4 Вольт. По достижению данного напряжения распаиваем переменный резистор и замеряем сопротивление.

Далее устанавливаем постоянный резистор, рассчитанный на полученное значение. Такое самодельное зарядное устройство будет выдавать ток около 5-6А, которого вполне хватит для зарядки аккумуляторов емкостью 50-60Ахч.

Как правильно использовать самодельное зарядное устройство

Любое самодельное устройство в использовании требует особой осторожности. Вот некоторые советы при их использовании:

Внимательно соблюдать полярность при подключении. Произвести проверку ручной зарядки мультиметром.
Не замыкать контакты для проверки уровня рабочего напряжения. Хоть и советуют замыкать на 1-3 секунды с целью установления, из какой банки происходит выделение, но подобное замыкание может негативно сказываться впоследствии при заряжании устройства.
Подключать аккумулятор к сети следует только после правильного соединения клемм и их надежной фиксации. Отключение производить в обратном порядке.
Многие при работе с аккумулятором забывают о кислоте, находящейся внутри устройства. Сняв его, нельзя держать в зоне попадания солнечных лучей и допускать перегрева.
Поставив аккумулятор на зарядку, не оставляйте его на длительное время. Самодельное устройство для заряжания может в любой момент выйти из строя. А в качестве последствий придется приобретать уже новый аккумулятор.

Самодельные зарядные устройства идеально подходят для случаев, когда аккумулятор уже прошел больше 3-4 лет эксплуатации и близок к выработке ресурса.

Если нет финансовых средств, то подобные модели действительно помогут вам для запуска автомобиля, особенно в зимнее время. Для сравнительно новых аккумуляторов лучше приобретать сертифицированные заводские пусковые устройства.

В прошлом году мы рассматривали довольно хороший набор для самостоятельной сборки зарядного устройства к автомобильным, и не только, АКБ. Напомню, что в нём есть функция кнопочного выставления тока заряда и времени, а также предельного напряжения. Более подробно читайте здесь. В общем вполне достойная основа для универсальной зарядки на ток 0,1-10 ампер. И когда потребовалось собрать ЗУ к автомобилю друга - сразу приобрёл эту вещь.

Готовая и настроенная плата на базе микроконтроллера PIC и цифрового светодиодного индикатора, требует от вас двух вещей - соответствующий трансформатор на 20 В 10 А и корпус. Качественный и удобный корпус. И то, и другое нашлось легко. Трансформатор применил всем известный ТС-180-2, а корпус нашёл заводской, от чего-то непонятного, но по размерам отлично подходящего - ещё и с удобной ручкой для переноски будущего зарядного.

Состояние было не очень, так что пришлось раскошелиться ещё на одну вещь - баллончик чёрной автомобильной краски. Зачистил коробку наждачкой, обезжирил - и на улицу.

Покрасилось неплохо, по крайней мере по сравнению с тем, что раньше было. Сделаем вид что не заметили потёки :)

Так, теперь переходим к самому приятному - раскочегариваем паяльник :) Чтоб не перематывать трансформатор (а делать это думаю многим не хочется), поступил просто - накальную обмотку на 6,3 В 10 А разделил пополам, так как она образуется сдвоенным проводом на 2 мм. Теперь получилось 12,6 В 4,7 А. А где взять ещё 6 вольт? Из оставшихся накальных обмоток на 1,5 и 0,3 ампера, сложенных параллельно.

Теперь дело техники - соединить между собой печатную плату, симистор, диодный мост и всякие кнопки-гнёзда. Диод крепим к металлу, как на радиатор. С симистором этот фокус не пройдёт - масса не на аноде, придётся ставить прокладку.

Ещё одна полезная особенность данной зарядки - возможность измерения напряжения на аккумуляторе НЕ заряжая его. А почему бы тогда не добавить маленькую модернизацию?

Поставил тумблер подключающий к АКБ мощный резистор 4 Ом 20 ватт. И теперь батарее можно устроить своеобразный тест-разряд током до 4-х ампер. В процессе которого понаблюдать за скоростью падения напряжения. Только не долго - резистор греется не слабо.

Окончательно собираем в корпус, закручиваем винты крышек, включаем в сеть 220 В, и радуемся результату. На тестовом свинцовом аккумуляторе всё работало как положено.

Подробно описывать алгоритм работы, и что какая циферка означает, не буду. В статье по ссылке выше есть инструкция. А мне остаётся попрощаться с вами, и пожелать не лениться, покупая готовые девайсы, а хоть иногда давать работу рукам и мозгам :)

Форум по обсуждению материала САМОДЕЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ

Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.

Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый - фотографии процесса и получившийся результат.

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.

В каком направлении течет ток - от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.

Читайте также: