Как происходит зарядка аккумулятора? Схема этого устройства сложна или нет, для того чтобы сделать устройство своими руками? Отличается ли принципиально от того, что применяется для мобильных телефонов? На все поставленные вопросы мы попытаемся ответить далее в статье.

Общие сведения

Аккумулятор играет очень важную роль в функционировании устройств, агрегатов и механизмов, для работы которых необходимо электричество. Так, в транспортных средствах он помогает запустить двигатель машины. А в мобильных телефонах батареи позволяют нам совершать звонки.

Зарядка аккумулятора, схема и принципы работы данного устройства рассматриваются даже в школьном курсе физики. Но, увы, уже к выпуску многие эти знания успевают позабыть. Поэтому спешим напомнить, что в основу работы аккумулятора положен принцип возникновения разности напряжения (потенциалов) между двумя пластинами, которые специально погружаются в раствор электролита.

Первые батареи были медно-цинковыми. Но с того времени они существенно улучшились и модернизировались.

Как устроена аккумуляторная батарея

Единственный видимый элемент любого устройства - корпус. Он обеспечивает общность и целостность конструкции. Следует отметить, что наименование «аккумулятор» может быть полноценно применено только к одной ячейке батареи (их ещё называют банками), а том же стандартном автомобильном аккумуляторе на 12 В их всего шесть.

Возвращаемся к корпусу. К нему выдвигают жесткие требования. Так, он должен быть:

• стойким к агрессивным химическим реагентам;
• способным переносить значительные колебания температуры;
• обладающим хорошими показателями вибростойкости.

Всем этим требованиям отвечает современный синтетический материал - полипропилен. Более детальные различия следует выделять только при работе с конкретными образцами.

Принцип работы

В качестве примера мы рассмотрим свинцово-кислотные батареи.

Когда есть нагрузка на клемму, то начинает происходить химическая реакция, которая сопровождается выделением электричества. Со временем батарея будет разряжаться. А как она восстанавливается? Есть ли простая схема?

Зарядка аккумулятора не является чем-то сложным. Необходимо осуществлять обратный процесс - подаётся электричество на клеммы, вновь происходят химические реакции (восстанавливается чистый свинец), которые в будущем позволят использовать аккумулятор.

Также во время зарядки происходит повышение плотности электролита. Таким образом батарея восстанавливает свои начальные свойства. Чем лучше были технология и материалы, которые применялись при изготовлении, тем больше циклов заряда/разряда может выдержать аккумулятор.

Какие электрические схемы зарядки аккумуляторов существуют

Классическое устройство делают из выпрямителя и трансформатора. Если рассматривать все те же автомобильные батареи с напряжением в 12 В, то зарядки для них обладают постоянным током примерно на 14 В.

Почему именно так? Такое напряжение необходимо для того, чтобы ток мог идти через разряженный автомобильный аккумулятор. Если он сам имеет 12 В, то устройство той же мощности ему помочь не сможет, поэтому и берут более высокие значения. Но во всём необходимо знать меру: если слишком завысить напряжение, то это пагубно скажется на сроке службы устройства.

Поэтому при желании сделать прибор своими руками, необходимо для машин искать подходящие схемы зарядки автомобильных аккумуляторов. Это же относится и к другой технике. Если необходима схема зарядки то тут необходимо устройство на 4 В и не больше.

Процесс восстановления

Допустим, у вас есть схема зарядки аккумулятора от генератора, по которой было собрано устройство. Батарея подключается и сразу же начинается процесс восстановления. По мере его протекания будет расти устройства. Вместе с ним будет падать зарядный ток.

Когда напряжение приблизится к максимально возможному значению, то этот процесс вообще практически не протекает. А это свидетельствует о том, что устройство успешно зарядилось и его можно отключать.

Необходимо следить, чтобы ток аккумулятора составлял только 10% от его емкости. Причем не рекомендовано ни превышать этот показатель, ни уменьшать его. Так, если вы пойдёте по первому пути, то начнёт испаряться электролит, что значительно повлияет на максимальную емкость и время работы аккумулятора. На втором пути необходимые процессы не будут происходить в требуемой интенсивности, из-за чего негативные процессы продолжатся, хотя и в несколько меньшей мере.

Зарядка

Описываемое устройство можно купить или собрать своими руками. Для второго варианта нам понадобятся электрические схемы зарядки аккумуляторов. Выбор технологии, по которой она будет делаться, должен происходить зависимо от того, какие батареи являются целевыми. Понадобятся такие составляющие:

1. (конструируется на балластных конденсаторах и трансформаторе). Чем большего показателя удастся достичь, тем значительней будет величина тока. В целом, для работы зарядки этого должно хватить. Но вот надёжность данного устройства весьма низкая. Так, если нарушить контакты или что-то перепутать, то и трансформатор, и конденсаторы выйдут из строя.
2. Защита на случай подключения «не тех» полюсов. Для этого можно сконструировать реле. Так, условная завязка базируется на диоде. Если перепутать плюс и минус, то он не будет пропускать ток. А поскольку на нём завязано реле, то оно будет обесточенным. Причем использовать данную схему можно с устройством, в основе которого и тиристоры, и транзисторы. Подключать её необходимо в разрыв проводов, с помощью которых сама зарядка соединяется с аккумулятором.
3. Автоматика, которой должна обладать зарядка аккумулятора. Схема в данном случае должна гарантировать, что устройство будет работать только тогда, когда в этом действительно есть потребность. Для этого с помощью резисторов меняется порог срабатывания контролирующего диода. Считается, что аккумуляторы на 12 В являются полностью, когда их напряжение находится в рамках 12,8 В. Поэтому этот показатель является желанным для данной схемы.

Заключение

Вот мы и рассмотрели, что собой представляет зарядка аккумулятора. Схема данного устройства может быть выполнена и на одной плате, но следует отметить, что это довольно сложно. Поэтому их делают многослойными.

В рамках статьи вашему вниманию были представлены различные принципиальные схемы, которые дают понять, как же, собственно, происходит зарядка аккумуляторов. Но необходимо понимать, что это только общие изображения, а более детальные, имеющие указания протекающих химических реакций, являются особенными для каждого типа батареи.

Сейчас нет смысла собирать самостоятельно зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов: в магазинах огромный выбор готовых устройств, цены на них приемлемы. Однако не будем забывать о том, что приятно что-то сделать полезное своими руками, тем более что простое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора вполне можно собрать из подручных деталей, и цена его будет копеечной.

Единственное, о чем сразу стоит предупредить: схемы без точной регулировки тока и напряжения на выходе, которые не имеют отсечки тока по окончании заряда, пригодны для зарядки только свинцово-кислотных аккумуляторов. Для AGM и использование подобных зарядок приводит к повреждению аккумуляторной батареи!

Как сделать простейшее трансформаторное устройство

Схема этого зарядного устройства из трансформатора примитивна, но работоспособна и собирается из доступных деталей – таким же образом сконструированы и заводские зарядные устройства простейшего типа.

По своей сути – это двухполупериодный выпрямитель, отсюда и требования к трансформатору: так как на выходе таких выпрямителей напряжение равно номинальному напряжению переменного тока, помноженному на корень из двух, то при 10В на обмотке трансформатора мы получим 14,1 В на выходе зарядного устройства. Диодный мост берётся любой с прямым током более 5 ампер или собрать его из четырех отдельных диодов, с теми же требованиями к току подбирается и измерительный амперметр. Главное – разместить его на радиаторе, который в простейшем случае представляет собой алюминиевую пластину не менее 25 см2 площадью.

Примитивность такого устройства – не только минус: за счет того, что у него нет ни регулировки, ни автоматического отключения, оно может использоваться для «реанимации» сульфатированных аккумуляторов. Но не нужно забывать и об отсутствии защиты от переполюсовки в этой схеме.

Главная проблема – где найти трансформатор подходящей мощности (не менее 60 Вт) и с заданным напряжением. Можно использовать, если подвернется советский накальный трансформатор. Однако его выходные обмотки имеют напряжение 6,3В, поэтому придется соединять две последовательно, одну из них отмотав так, чтобы в сумме на выходе получить 10В. Подойдет недорогой трансформатор ТП207-3, у которого вторичные обмотки соединяются следующим образом:

Отматываем при этом обмотку между клеммами 7-8.

Простое зарядное устройство с электронной регулировкой

Однако можно обойтись и без отмотки, дополнив схему электронным стабилизатором напряжения на выходе. К тому же такая схема будет удобнее в гаражном применении, так как позволит скорректировать ток заряда при просадках напряжения питания, ее используют и для автомобильных аккумуляторов небольшой емкости при необходимости.

Роль регулятора здесь выполняет составной транзистор КТ837-КТ814, переменный резистор регулирует ток на выходе устройства. При сборке зарядки стабилитрон 1N754A можно заменить советским Д814А.

Схема регулируемого зарядного устройства проста для повторения, и легко собирается навесным монтажом без необходимости в травлении печатной платы. Однако учтите, что полевые транзисторы размещаются на радиаторе, нагрев которого будет ощутим. Удобнее воспользоваться старым компьютерным кулером, подключив его вентилятор к выходам зарядного устройства. Резистор R1 должен иметь мощность не менее 5 Вт, его проще намотать из нихрома или фехраля самостоятельно или соединить параллельно 10 одноваттных резисторов по 10 ом. Его можно и не ставить, но нельзя забывать, что он защищает транзисторы в случае замыкания выводов.

При выборе трансформатора ориентируйтесь на выходное напряжение 12,6-16В, берите либо накальный трансформатор, соединив последовательно две обмотки, либо подбирайте готовую модель с нужным напряжением.

Видео: Самое простое зарядное устройство для АКБ

Переделка зарядного устройства от ноутбука

Однако можно обойтись и без поисков трансформатора, если под руками есть ненужное зарядное устройство от ноутбука – при простой переделке мы получим компактный и легкий импульсный блок питания, способный заряжать автомобильные аккумуляторы. Поскольку нам потребуется получить напряжение на выходе 14,1-14,3 В, ни один готовый блок питания не подойдет, однако переделка проста.
Посмотрим на участок типовой схемы, по которой собраны устройства такого рода:

В них поддержание стабилизированного напряжения осуществляет цепь из микросхемы TL431, управляющей оптопарой (на схеме не показана): как только напряжение на выходе превышает значение, которое задают резисторы R13 и R12, микросхема зажигает светодиод оптопары, сообщает ШИМ-контроллеру преобразователя сигнал на снижение скважности подаваемых на трансформатор импульсов. Сложно? На самом деле все просто смастерить своими руками.

Вскрыв зарядное устройство, находим недалеко от выходного разъема TL431 и два резистора, связанные с ножкой Ref. Удобнее настраивать верхнее плечо делителя (на схеме – резистор R13): уменьшая сопротивление, мы уменьшаем и напряжение на выходе зарядного устройства, увеличивая – поднимаем его. Если у нас ЗУ на 12 В, нам понадобится резистор с большим сопротивлением, если зарядное на 19 В – то с меньшим.

Видео: Зарядка для аккумуляторов авто. Защита от короткого замыкания и переполюсовки. Своими руками

Выпаиваем резистор и вместо него устанавливаем подстроечный, заранее настроенный по мультиметру на то же сопротивление. Затем, подключив к выходу зарядного устройства нагрузку (лампочку из фары), включаем в сеть и плавно вращаем движок подстроечника, одновременно контролируя напряжение. Как только мы получим напряжение в пределах 14,1-14,3 В, отключаем ЗУ из сети, фиксируем движок подстроечного резистора лаком (хотя бы для ногтей) и собираем корпус обратно. Это займет не больше времени, чем Вы потратили на чтение этой статьи.

Есть и более сложные схемы стабилизации, причем их уже можно встретить и в китайских блоках. Например, здесь оптопарой управляет микросхема TEA1761:

Однако принцип настройки тот же: меняется сопротивление резистора, впаянного между плюсовым выходом блока питания и 6 ножкой микросхемы. На приведенной схеме для этого использованы два запараллеленных резистора (таким образом получено сопротивление, выходящее из стандартного ряда). Нам нужно так же впаять вместо них подстроечник и настроить выход на нужное напряжение. Вот пример одной из таких плат:

Путем прозвонки можно понять, что нас интересует на этой плате одиночный резистор R32 (обведен красным) – его нам и надо выпаивать.

В Интернете часто встречаются похожие рекомендации, как сделать самодельное зарядное устройство из компьютерного блока питания. Но учитывайте, что все они по сути – перепечатки старых статей начала двухтысячных, и подобные рекомендации к более-менее современным блокам питания неприменимы. В них уже нельзя просто поднять напряжение 12 В до нужной величины, так как контролируются и другие напряжения на выходе, а они неизбежно «уплывут» при такой настройке, и сработает защита блока питания. Можно использовать зарядные устройства ноутбуков, выдающие единственное напряжение на выходе, они гораздо удобнее для переделки.

Шуруповерт найдется в каждом арсенале домашних инструментов. Ведь с его помощью решаются и серьезные задачи во время ремонта, и повседневные бытовые дела по вкручиванию шурупа в стену для развешивания полочек, крючков и прочих нужных вещей. О том, каким зарядным устройством оснащается прибор, как его выбрать и в чем особенности, можно узнать из статьи.

Как работает зарядное устройство

На вид пластиковый корпус скорее имеет сходство с подставкой под аккумулятор. Но за счет металлических контактов на этой установке происходит процесс заряда в случае, если устройство включено в сеть. Обычно производители укомплектовывают свою технику и наносят все обозначения на блоке. Это и название бренда, и технические параметры, какие нужно соблюдать при использовании данной техники.

Для работы требуется сеть 220V. После подключения никаких оповещений индикатором или звуком не происходит. И только светодиоды на корпусе красного и зеленого цветов выдают, идет процесс зарядки или нет. Если предусмотрено производителем, может быть на корпусе пусковая кнопка. Тогда замыкается сеть, и происходит питание от электросети. Этот процесс сопровождается красным светом индикатора. После завершения заряда будет вновь гореть зеленый, так как цепь питания будет прервана.

То, насколько длительным может быть процесс заряда, определяется двумя критериями:

• емкостью аккумулятора, которая определяется в ампер-часе. Есть стандартные бытовые модели до 1,5 Ач и профессиональные, на 2,5 Ач. Чем больше емкость, тем мощнее шуруповерт;
• напряжением аккумулятора, что варьируется от 2,4 В до 36 В. Для шуруповертов этот критерий чаще всего составляет 9 В и 12 В.

О видах зарядных устройств

В комплектации к фирменному шуруповерту производитель обычно предоставляет пару зарядных приспособлений. Они бывают стандартными или аналоговыми и импульсными. Для бытовых моделей используют первый вариант зарядников, предназначенных для простой батареи. Продолжительность процесса восполнения заряда в аккумуляторе до 100% составит около трех часов. Импульсным приспособлением оснащают профессиональные модели. Тогда время пополнения запаса энергии в батарее – всего один час.

Аналоговые стандартные зарядные станции

Такие изделия оснащены штатным блоком питания. Для непрофессиональных моделей шуруповерта или дрели нет задачи работать длительный интервал времени. Потому и оборудуют их недорогим блоком заряда. Главное, чтобы аккумулятор заряжался непрерывно, что возможно при постоянной токовой нагрузке в условиях непрерывного напряжения.

Важно! Когда заряд начинается, показатель напряжения должен превышать номинальное значение по аккумулятору.

Представить рабочее устройство зарядки можно, сравнив с обыкновенным стабилизатором. Не имеет значения, какого типа батарея будет использоваться.

Если говорить о недостатках у аналоговых зарядников, тут обращают внимание на большую продолжительность зарядного процесса. Но для бытовых моделей это приемлемо. Ведь если заржать всю ночь, то потом в течение дня шкаф будет собран с помощью шуруповерта.

В среднем аппараты заряжают на протяжении 3–5 часов.

Зарядные устройства импульсного типа

Теперь речь пойдет о комплектующих к профессиональной технике. Ею пользуются активнее, потому нельзя допускать, чтобы аккумулятор был разряжен. Конечно, здесь ценовой аспект значительно отличается от аналоговых версий. Ведь каждому специалисту понятно, что за хорошие характеристики и продолжительность беспрерывной работы сначала нужно соответствующе заплатить. А за пару аккумуляторов в комплекте отдать придется еще больше. Ведь обычно одним мастера пользуются, а другой в это время заряжается. Потому зарядник работает практически беспрерывно на два аккумулятора.

Часто к импульсному блоку производитель добавляет интеллектуальную схему контроля заряда. Это и позволяет сократить время заряда до 60 минут.

Итак, у импульсных зарядных устройств имеются такие особенности:

• размер их компактен;
• заряд обеспечен высокими токами;
• защита доведена до совершенства.

Если говорить о недостатках, тут выделяют сложную схему. Она вместе со всеми достоинствами приводит к высокой стоимости. Но и этот вопрос некоторые умельцы решают по-своему. При наличии схемы и паяльника можно собрать прибор самостоятельно, сэкономив на комплектующих более чем вдвое.

Что предлагает рынок

Знаменитые бренды обеспечивают свои шуруповерты фирменными комплектующими, в том числе и зарядовыми блоками. В случае выхода из строя только этого предмета искать остается только среди б/у товаров.

На заметку: чтобы не покупать полный комплект, нужно рассмотреть вариант с приобретением совместимых зарядных устройств. Рассматривать следует по совместимости величин – тока и напряжения. Есть и универсальные модели, подходящие практически к любым аппаратам.

Универсальный вариант

Покупка бюджетом всего около 1000 рублей позволит приобрести уникальный вариант для шуруповерта 12, 14 или 18 В. Тогда можно будет заряжать любые батареи. Причем выбирать лучше всего среди отечественных брендов, исключив из списка кандидатов китайские модели.

Фирменный блок на Bosch

Оригинальный зарядный блок 18 В продают некоторые магазины.

Ценовой аспект

Универсальные аппараты варьируются в цене с 800–2500 рублей. Они имеют защиту от перегрева заряжаемого аккумулятора до 45 0 С. Профессиональные аппараты в несколько раз дороже, и начинаются их ценники с 7,5 тысяч рублей.

Каков итог

Зная то, как устроено зарядное устройство, каким оно может быть, универсальным аналоговым или профессиональным, каждый пользователь сможет выбрать для своего шуруповерта подходящую модель. Перечисление наименований не столь важно. Главное – знать, какова емкость заряжаемой батареи и напряжение.

Сегодня различных беспроводных зарядок очень и очень много. И порой выбрать из них подходящий вариант бывает сложно. Отличным решением станут зарядки Skyway. Они компактные и удобные. На данный момент компания предлагает два современных девайса, которые позволят быстро зарядить гаджеты.

Skyway Energy Fast

Мощная беспроводная зарядка Skyway Energy Fast предназначено для быстрой зарядки телефонов, поддерживающих QI-технологию. С ним можно избавиться от беспорядочно разбросанных по столу проводов для зарядки и необходимости постоянно подзаряжать смартфон в течение дня: просто поставьте свой телефон на подставку Skyway Energy Fast, и он автоматически начнет подпитываться энергией.

Беспроводная зарядка Skyway Energy Fast всего за 2.5 часа полностью зарядит телефон с функцией быстрой зарядки Quick Charge. Это на 30% быстрее обычной беспроводной зарядной панели.

С помощью Skyway Energy Fast можно легко общаться по телефону, Skype, WhatsApp, Viber или вести трансляцию в Instagram и Periscope, при этом руки будут свободны, а смартфон не разрядится и даже будет параллельно заряжаться.

Наличие двух индукционных катушек сделает доступным размещение телефона на зарядке не только в вертикальном, но и в горизонтальном положении, в котором с удобством можно смотреть фильмы на смартфоне, не переживая за то, что он может разрядиться.

Эргономичный угол наклона и небольшие размеры позволят комфортно разместить зарядное устройство на столе, вместе с этим сам телефон на QI-зарядке Skyway Energy Fast гармонично впишется в любой домашний или офисный интерьер.

Skyway Energy Fast значительно уменьшает время зарядки, за счет этого телефон будет меньше нагреваться.

Производство Skyway Energy Fast находится под строгим контролем российских инженеров компании Skyway, что обеспечивает высокое качество сборки и комплектующих. Skyway Energy Fast поддерживает модели:

Samsung: S9/S9+/Note8/S8/S8+/S7 edge/S7/Note5/S6 edge plus/S6 edge/S6;

Apple: iPhone 8 / iPhone 8 Plus / iPhone X;

другие смартфоны с поддержкой беспроводной зарядки по технологии QI.

Skyway Flash

Беспроводное зарядное устройство Skyway Flash предназначено для зарядки телефонов, поддерживающих технологию QI-зарядки. С ним не придется подзаряжать девайс в течение дня: достаточно поставить его на подставку, и он станет заряжаться сам.

Такая зарядная станция обеспечивает бесперебойные разговоры по смартфону, общение в мессенджерах, проведение трансляций в соцсетях. Руки при этом не будут заняты, а уровень заряда телефона не только не снизится, но даже увеличится.

Такую зарядку также легко можно разместить на столе: как рабочем, так и домашнем. И это совсем не нарушит дизайн помещения. Резиновая прокладка снизу позволит надежно закрепить смартфон на столе.

Безопасность Skyway Flash на высшем уровне: зарядка надежно защищена от короткого замыкания, перезаряда, переразряда, перегрузки и перегрева телефона.

Skyway Flash поддерживает следующие модели:

Samsung S9/S9+/Note8/S8/S8+/S7 edge/S7/Note5/S6 edge plus/S6 edge/S6;

Apple iPhone 8 / iPhone 8 Plus / iPhone X;

другие смартфоны с поддержкой беспроводной зарядкой по технологии QI.

По принципу работы зарядные устройства для мобильных телефонов разделяются так:

• Аккумуляторные - работают по принципу накопления заряда и последующей передачи заряда устройству.
• Сетевые - питаются от центральной электросети мощностью 220 В и преобразовывают это напряжение в подходящее для устройства.
• Автомобильные - работают от прикуривателя в автомобиле. В качестве питания используют бортовую сеть автомобиля.
• Универсальные - представляют собой провод со специальным разъемом для подключения телефона с одной стороны и с USB-разъемом с другой стороны, что позволяет заряжать телефон от ПК и ноутбука.
• Беспроводные - устройство не контактирует напрямую с электрическим током, а просто кладется на специальную платформу (более подробно принцип их работы мы рассмотрим далее).

Давайте остановимся на сетевых и беспроводных зарядных устройствах.

Сетевое зарядное устройство

Устройство зарядного устройства для мобильного телефона довольно простое. В современном мире существует их огромное количество, в том числе и различающихся по типу электрохимической системы.

У каждого из них своя специфика работы. Для телефонов, как правило, используются аккумуляторы на основе лития - литий-ионные (Li-ion) и литий-полимерные (Li-polymer). У подобных аккумуляторов устройство зарядного устройства для мобильного телефона сводится к тому, что электрическая схема обеспечивает напряжение, превышающее номинальное на 10-15% и позволяющее производить быструю зарядку аккумулятора. Также важным элементом является контроллер заряда, который ограничивает подачу напряжения устройству в критических случаях.

Достоинства и недостатки

Основным преимуществом подобных зарядных устройств является их дешевизна, а также относительно малое время зарядки. К недостаткам же можно отнести наличие провода, который может износиться или оборваться. Поэтому более предпочтительным может оказаться беспроводное устройство.

Как работает беспроводное устройство

Беспроводное зарядное устройство для мобильных телефонов - это панель, на которую помещается телефон, где и происходит его зарядка. Звучит слишком фантастически? Но это правда. В его основе лежит принцип работы электрической катушки, основное свойство которой - это способность передавать электрический ток.

Еще со школы нам известно, что если подключить одну катушку к источнику тока, то в ней возникнет магнитное поле. И если вторую катушку расположить в радиусе действия магнитного поля, то в ней тоже возникнет электрический ток. Единственным важным условием при этом является то, что катушки не должны соприкасаться между собой.

Достоинства и недостатки

Главное достоинство здесь в том, что к мобильному телефону не подключаются никакие провода, следовательно, не будет расшатываться разъем USB. Более того, можно использовать несколько зарядных устройств, что значительно порадует любого пользователя мобильного телефона.

Если же говорить о недостатках, так это, конечно, его стоимость и большее время процесса зарядки. Если у вас телефон полностью разряжен, и вам нужно срочно его зарядить, процентов хотя бы на 20-30, то этот вариант вам явно не подойдет. Поэтому, имея беспроводную зарядку, лучше всегда быть начеку, и, отправляясь куда-то, иметь телефон заряженным.

Итак, как вы могли заметить из статьи, устройство зарядного устройства для мобильного телефона бывает разным, и отдать предпочтение можно любому из типов, в зависимости от личных желаний.