Кулонометр для аккумулятора своими руками

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 05.10.2024

Проверочный аппарат, представленный в виде нагрузочной вилки, она является одним из важных приборов, применяемых в процессе работы автоэлектрика. Однако не все автовладельцы готовы постоянно обращаться в автосервис, для этого необходимо самостоятельно изготовить данный прибор.

Нагрузочная вилка, принцип действия

Самостоятельная сборка аппарата не является задачей повышенной сложности. Перед сборкой необходимо разобраться для чего предназначен прибор и из чего состоит.

Устройство

Нагрузочная вилка представляет собой прибор, при помощи которого возможно произвести проверку источника питания в режиме схожем с его нормальными условиями эксплуатации. В большинстве случаев при заводской сборке аппарат состоит из стрелочного или электронного вольтметра, а также одного или двух сопротивлений в качестве которых устанавливаются металлические спирали. К окончаниям спирали присоединяются измерительные щупы с клеммами для подключения к аккумулятору.

Иногда в конструкцию нагрузочной вилки устанавливается амперметр. Сам прибор представлен в виде металлического или пластикового короба с выходящими проводами и зажимами. Современные модели снабжаются цифровыми измерительными приборами, жидкокристаллическими дисплеями, а также имеют несколько спиралей сопротивления с переключателем для комбинирования нагрузки к батарее.

Устройство применяется для проверки значения напряжения на источнике питания с электролитами на основе кислотных и щелочных соединений. При обследовании отдельных элементов банок применяются специальные вилки с упрощенными характеристиками. При помощи данного прибора возможно проверять работоспособность не только АКБ, но и любого элемента электрической цепи. Измерение проводятся при подключенном питании, а также при отключении электродвижущей силы. Контролироваться может не только напряжение, а также все необходимые параметры, все зависти от сложности конструкции вилки.

Применение нагрузочной вилки

При помощи данного прибора возможно провести следующие действий:

Определение времени сохранения запаса внутренней энергии. Данный параметр зависит в основном от внутренней емкости. Распространенные модели со значением 50 А/ч способны держать свои параметры на протяжении 140 дней при соблюдении нормальных условий эксплуатации. При подключенном источнике питания к сети, время сокращается практически вдвое. В основном потери происходят при работающей сигнализации.

Важно знать! В зимний период разряд аккумулятора при работающей сигнализации происходит в среднем за 15 дней.

Измерение состояние заряда. При этом значение 11,7 В показывает, что батарея разряжена. Полный заряд 12,7 В, половинчатый 12,3 В.
Определение возможного времени удержания заряда. При показании на нагрузочной вилке значения ниже 12 В говорит о том, что необходимо провести восстановление заряда.
Контроль за замыканием между пластинами в аккумуляторе. Если присутствует короткое замыкание напряжение падает до 9 В. При заряде происходит закипание электролита.
Определение параметров генератора на выходе. Отклонения от нормально работы могут привести к проблемам при запуске, а также выходу из строя батареи.
Контроль за сульфатацией электродных пластин, возможно произвести при наличии в комплектации амперметра.

Отличие моделей

Нагрузочные вилки отличаются друг от друга по некоторым параметрам:

четкость получения показаний;
тип измерительного прибора;
сопротивление резисторов или спиралей;
диапазон рабочих температур;
диапазон измеряемого напряжения;
номинальные значения силы тока;
различные среды используемых электролитов.

Как правильно проверять

Нагрузочная вилка предназначена для проверки источников питания с номинальным значением мощности не выше 12 Вт. Однако допускается использование в сети повышенной мощности, если задействовать при этом несколько резисторов. Для проведения точной проверки необходимо соблюдать следующий порядок действий:

измерить напряжение на клеммах без нагрузки;
полученное значение сопоставляют с паспортными данными;
при полной зарядке подключают нагрузку;
по истечению 5 секунд снимают показания вольтметра;
исправный аккумулятор должен показывать значение не ниже 9 В.

Нагрузочная вилка своими руками

Простой при изготовлении, и недорогой прибор будет полезным в гараже любого автолюбителя. С помощью данного аппарата станет возможным проводить постоянную диагностику источника питания, а также генератора. При отсутствии необходимой суммы для приобретения нагрузочной вилки ее можно сделать своими руками.

Используемый материал

При изготовлении вилки могут понадобиться следующие материалы:

для измерения напряжения понадобится вольтметр, если используем аналоговый, то он должен иметь предел замера до 20 В;
изолированные провода толщиной до 6 мм, рассчитываются на высокие значения тока;
на окончании проводов следует использовать специальные мощные зажимы из хромированной стали;
каркас из негорящих материалов;
держатель из прорезиненной стали.

Важно! При изготовлении самодельной нагрузочной вилки рекомендуется использовать провода и приборы рассчитанные на максимальные рабочие значения тока.

Схемы

Нагрузочная вилка с одной спиралью:

Нагрузочная вилка с двумя спиралями:

где R- сопротивление в виде спиралей или набора резисторов;

S- выключатели или переключатели;

V- прибор вольтметр.

При измерении аккумулятора емкостью до 100 Ач необходимо использовать одно сопротивление, при проверке батареи внутренней емкостью выше 100 Ач применяют два и более сопротивлений.

Инструкция как сделать нагрузочную вилку для проверки аккумулятора

При изготовлении одним из распространенных способов необходимо следовать следующей инструкции:

Перед тем как проводить измерительные манипуляции необходимо обеспечить доступ к клеммам аккумулятора. Затем снимаются показания при помощи вольтметра в режиме без нагрузки.
Чтобы определить необходимое сопротивление следует обратиться к паспортным характеристикам, по ним узнаем номинальные значения напряжения и электрического тока. По формуле:

где R- сопротивление добавочное, U- напряжение, I- сила тока под нагрузкой.

На следующем этапе необходимо подключить добавочное сопротивление. Значение должно быть немного больше, чем внутреннее сопротивление в одной из банок аккумулятора.
Щупы от вольтметра соединяем с окончанием проводов со специальными зажимными клеммами.
Все аппараты и коммутационные элементы размещают на пластине из текстолита и надежно закрепляют. Данный материал является негорючим и считается надежным изолятором. В некоторых случаях используется керамическое основание.
Самым последним этапом устанавливаем на каркас ручку с резиной. Резина применяется в качестве изоляционного материала.

Для самого простого способа необходимо сделать следующее:

Следует использовать кнопку включения массы от старого автомобиля.
Подобрать два добавочных сопротивления от старых вентиляторов.
Соединить все коммутирующие элементы.

Блок сопротивления, применяемый в таком случае, имеет внутреннюю защиту в качестве которой выступают встроенные предохранители, срабатывают при резком повышении внутренней температуры.

Описанные выше конструкции простейших приборов для проверки источников питания под нагрузкой довольно просты. В процессе усовершенствования возможно установка на одном каркасе амперметра и секундомера.

Зарядное устройство (ЗУ) для аккумулятора необходимо каждому автолюбителю, но стоит оно немало, а регулярные профилактические поездки в автосервис не выход. Обслуживание батареи в СТО требует времени и денег. Кроме того, на разряженном аккумуляторе до сервиса ещё нужно доехать. Собрать своими руками работоспособное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками сможет каждый, кто умеет пользоваться паяльником.

Немного теории об аккумуляторах

Практически любой автомобиль имеет собственный генератор, который при запущенном двигателе обеспечивает электроснабжение бортового оборудования и заряжает аккумулятор, пополняя энергию, потраченную на пуск мотора. Но в некоторых случаях (частый или тяжёлый запуск двигателя, короткие поездки и пр.) энергия аккумулятора не успевает восстанавливаться, батарея постепенно разряжается. Выход из создавшегося положения один — зарядка внешним зарядным устройством.

Как узнать состояние батареи

Оптимальный и надёжный метод проверки состояния аккумуляторной батареи — измерение напряжения на ней обычным тестером. При температуре воздуха около 20 градусов зависимость степени зарядки от напряжения на клеммах отключённой от нагрузки (!) батареи следующая:

12.6…12.7 В — полностью заряжена;
12.3…12.4 В — 75%;
12.0…12.1 В — 50%;
11.8…11.9 В — 25%;
11.6…11.7 В — разряжена;
ниже 11.6 В — глубокий разряд.

Правильная зарядка

Существует два метода зарядки автомобильной батареи — постоянным напряжением и постоянным током. У каждого свои особенности и недостатки:

Зарядка постоянным напряжением — годится для восстановления заряда не полностью разряженных батарей, напряжение на клеммах которых не ниже 12.3 В. Процесс заключается в следующем: к клеммам батареи подключают источник постоянного тока напряжением 14.2–14.7 В. Окончание процесса контролируют по току потребления: когда он упадёт до нуля, зарядка считается оконченной. Недостаток такого способа — возможно большой начальный зарядный ток; чем сильнее батарея разряжена, тем выше ток. Преимущества метода очевидны — вам не нужно постоянно регулировать ток зарядки, аккумулятору не грозит перезарядка, если вы про него забудете.
Зарядка постоянным током — самый распространённый и надёжный способ. В этом режиме ЗУ выдаёт постоянный ток, равный 1/10 ёмкости батареи. Окончание процесса зарядки определяется по напряжению на батарее — когда оно достигнет 14.7 В, заряжать батарею прекращают. Недостаток такого метода — батарею можно испортить, не сняв вовремя с зарядки.

Самодельные зарядки для АКБ

Собрать своими руками зарядное устройство для автомобильного аккумулятора реально и не особо сложно. Для этого нужно иметь начальные знания по электротехнике и уметь держать в руках паяльник.

Простое устройство на 6 и 12 В

Такая схема самая элементарная и бюджетная. При помощи этого ЗУ вы сможете качественно зарядить любой свинцовый аккумулятор с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч.

К примеру, если необходим ток в 5 А, то понадобится включить тумблеры S4 и S2. Замкнутые S5, S3 и S2 дадут в сумме 11 А. Для контроля напряжения на АКБ служит вольтметр PU1, за зарядным током следят при помощи амперметра PА1.

В конструкции можно использовать любой силовой трансформатор мощностью около 300 Вт, в том числе и самодельный. Он должен выдавать на вторичной обмотке напряжение 22–24 В при токе до 10–15 А. На месте VD2-VD5 подойдут любые выпрямительные диоды, выдерживающие прямой ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В. Подойдут Д214 или Д242. Их следует установить через изолирующие прокладки на радиатор с площадью рассеяния не менее 300 см. кв.

Конденсаторы С2-С5 обязательно должны быть неполярные бумажные с рабочим напряжением не ниже 300 В. Подойдут, к примеру, МБЧГ, КБГ-МН, МБГО, МБГП, МБМ, МБГЧ. Подобные конденсаторы, имеющие форму кубиков, широко использовались как фазосдвигающие для электромоторов бытовой техники. В качестве PU1 использован вольтметр постоянного тока типа М5−2 с пределом измерения 30 В. PA1 — амперметр того же типа с пределом измерения 30 А.

С плавной регулировкой тока

По этой схеме собрать зарядник для аккумулятора автомобиля своими руками сложнее, но она возможна в повторении и тоже не содержит дефицитных деталей. С её помощью допустимо заряжать 12-вольтовые аккумуляторы ёмкостью до 120 А/ч, ток заряда плавно регулируется.

Зарядка батареи производится импульсным током, в качестве регулирующего элемента используется тиристор. Помимо ручки плавной регулировки тока, эта конструкция имеет и переключатель режима, при включении которого зарядный ток увеличивается вдвое.

Режим зарядки контролируется визуально по стрелочному прибору RA1. Резистор R1 самодельный, выполненный из нихромовой или медной проволоки диаметром не менее 0.8 мм. Он служит ограничителем тока. Лампа EL1 — индикаторная. На её месте подойдёт любая малогабаритная индикаторная лампа с напряжением 24–36 В.

Понижающий трансформатор можно применить готовый с выходным напряжением по вторичной обмотке 18–24 В при токе до 15 А. Если подходящего прибора под рукой не оказалось, то можно сделать самому из любого сетевого трансформатора мощностью 250–300 Вт. Для этого с трансформатора сматывают все обмотки, кроме сетевой, и наматывают одну вторичную обмотку любым изолированным проводом с сечением 6 мм. кв. Количество витков в обмотке — 42.

Тиристор VD2 может быть любым из серии КУ202 с буквами В-Н. Его устанавливают на радиатор с площадью рассеивания не менее 200 см. кв. Силовой монтаж устройства делают проводами минимальной длины и с сечением не менее 4 мм. кв. На месте VD1 будет работать любой выпрямительный диод с обратным напряжением не ниже 20 В и выдерживающий ток не менее 200 мА.

Налаживание устройства сводится к калибровке амперметра RA1. Сделать это можно, подключив вместо аккумулятора несколько 12-вольтовых ламп общей мощностью до 250 Вт, контролируя ток по заведомо исправному эталонному амперметру.

Из компьютерного блока питания

Чтобы собрать это простое зарядное устройство своими руками, понадобится обычный блок питания от старого компьютера АТХ и знания по радиотехнике. Но зато и характеристики прибора получатся приличными. С его помощью заряжают батареи током до 10 А, регулируя ток и напряжение заряда. Единственное условие — БП желателен на контроллере TL494.

Для создания автомобильной зарядки своими руками из блока питания компьютера придётся собрать схему, приведённую на рисунке.

Пошагово необходимые для доработки операции будут выглядеть следующим образом:

В конструкции возможно использовать любые переменные и постоянные резисторы, кроме токового (нижний по схеме номиналом 0.1 Ом). Его рассеиваемая мощность — не менее 10 Вт. Сделать такой резистор можно самостоятельно из нихромового или медного провода соответствующей длины, но реально найти и готовый, к примеру, шунт от китайского цифрового тестера на 10 А или резистор С5−16МВ. Ещё один вариант — два резистора 5WR2J, включённые параллельно. Такие резисторы есть в импульсных блоках питаниях ПК или телевизоров.

Что необходимо знать при зарядке АКБ

Заряжая автомобильный аккумулятор, важно соблюдать ряд правил. Это поможет вам продлить срок службы аккумулятора и сохранить своё здоровье:

Вопрос о создании простого зарядного устройство для аккумулятора своими руками выяснен. Все достаточно просто, осталось запастись необходимым инструментом и можно смело приступать к работе.

Самодельный тестер автомобильных аккумуляторов, позволяющий быстро и достоверно оценить состояние 12 В батарей, сделан на основе китайского модуля ZB2L3. Это анализатор скорости разряда при определённой нагрузке работающий с АКБ 1.2-12 В, в том числе стандартных литиевых, типа 18650. Его цена на торговых площадках примерно 300 рублей.

Характеристики модуля ZB2L3

Рабочий ток: 70 мА
Напряжение питания: 4.5-6 В (разъем USB)
разрядное напряжение: 1-15 В, шаг 0.01 В
Диапазон напряжения отключения: 0.5-11 В
Разрядный ток: максимальный 3 А, разрешение 0.001 А
Максимальная погрешность измерения напряжения: 1%
Максимальная погрешность измерения тока: 1.5%
Максимальная емкость батареи: 9999 А/ч (отображение путем сдвига десятичной точки)

Резистор 7,5 Ом на 5 Вт, входящий в комплект к тестеру, не сможет проверить автомобильный АКБ 12 В. Полностью заряженный аккумулятор будет при испытании давать ток около 1.7 А, так что мощность этого резистора должна быть не менее 20 Вт.

Схема доработки модуля

Тест батареи 72 A/ч продолжался двое суток, поэтому решено было увеличить ток разряда выше паспортного. Максимальный заявленный ток разряда через этот модуль 3 A, но на плате есть измерительный резистор 0R05 в SMD виде, поэтому можно просто подключить реле и присоединить второй резистор большой мощности. При желаемом токе разряда 5 А – мощность этого резистора минимум 60 Вт, так что проблему трудности охлаждения его решила обычная галогеновая лампа H7. С ней ток разряда 4 А и время теста АКБ 72 А/ч сократилось до 18 часов, а для батареи 44 А/ч менее 10, что является приемлемым значением.

Для правильной работы тестера требуется питание 5 В. Предусмотрено питание от Повер Банка через разъем micro-USB. В данном исполнении решено было добавить модуль зарядки/защиты на TP4056 и модуль повышающего преобразователя на MT3608. Холодная нить накала лампы имеет малое сопротивление, поэтому контакты реле должны выдерживать минимум 20 ампер. Элементы тестера автоаккумуляторов спрятаны в куске пластикового кабель-канала.

Описание тестирования емкости батареи

Перед началом испытаний аккумулятор заряжается полностью, после чего нужно подождать 2 часа.

Подключить исследуемый аккумулятор.
Включить питание измерителя. На дисплее отобразится текущее напряжение аккумулятора.
Нажать кнопку + или – Тестер сам определяет тип батареи и по умолчанию выбирает и отображает конечные напряжения разряда, например, 3,0 В для Li-Po и 9 В для свинцовых. Кнопками +/- вручную изменить напряжение до 10.5 В так как не каждый аккумулятор без ущерба выдержит разряд до 9 вольт.
Установленное напряжение разряда подтвердить кнопкой ОК.
После контроля начнется тестирование, что будет видно по лампочке. При этом на дисплее последовательно появляться будут: текущее напряжение батареи, текущий ток разряда (через резистор 47 Ом) и определяемая емкость.
Тест длится несколько часов, конец теста показывается миганием дисплея. Лампа выключается автоматически, после завершения разряда.
Считываем и записываем показания. Причём в целях экономии энергии, результат держится несколько минут, потом дисплей гаснет и тестер переходит в спящий режим.

Заметьте, что тестер покажет только емкость рассчитанную через резистор 47 Ом, и мы должны добавить к этому значение с лампой. Лампа H7 имеет сопротивление горячей нити примерно 3 Ома. Аккумулятор разряжается параллельно через резистор и лампу накаливания. Примерно это будет 2,8 Ома, поэтому полученный результат следует умножить на 14,2. Расчеты очень просты, так что каждый сам узнать точное итоговое значение.

Было проведено и тестирование литиевых элементов 18650, разряжая их током около 0.4 А, с этим тоже не возникло никаких проблем. В общем прежде чем покупать или эксплуатировать долго стоявший аккумулятор, советуем проверить их этим несложным устройством.

Печаль. Сдох аккумулятор, незаслуженно забытый зимой в гараже. Я его вынул из мотоцикла, то ли сигнализация сожрала всё, то ли не зарядился в прошлые покатушки. Напряжометр показывал 9В, что есть криминал.

Не покупать же новый аккумулятор? Зима, время есть. Есть ардуина даже и коробка всяких чипсов из Китая. Зря пылятся там что ли?

В далёкой советской армии 30 лет назад я проходил курс ухода за аккумуляторами. Основное отличие его от инструкций 21 века было таким: батарея должна проходить серию циклов заряда и разряда. Без этого, сколько её в заряднике не держи, какой бы он ни был умный, она сдохнет.

Теория процесса нагугливается легко. Практически же надо разрядить небольшим током в несколько ампер до 10.8В, а потом зарядить до упора. И так несколько раз. Смотреть на лампочку быстро наскучило и я нарисовал схему прибора.

Так как я не профессиональный реаниматор батареек, я собрал всё кое-как. Ну, как положено любителю ардуины.

Аналоговые ноги считывали напряжение и ток, потенциометр делил напряжение аккумулятора примерно на три. При падении напряжения ниже 10.8В включался заряд, при превышении 14.5В разряд. И так три раза. Потом батарея заряжалась и разряд уже не включался.

Запускался процесс кнопкой или автоматически после полного заряда. Самый дохлый из аккумуляторов заряжаться не хотел до упора и только зря грелся. Я его пинал кнопкой несколько раз, потом процесс пошёл.

Был в коробке амперметр, я применил его для подсчёта ёмкости батарейки при разряде. В процессе цикла в терминале было видно:

Читайте также: