Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора на микроконтроллере: Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов на Atmega 8.

Содержание

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов на Atmega 8.

РадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов на Atmega 8.

Хочу представить вниманию зарядное устройство (ЗУ) для автомобильных аккумуляторов на Atmega 8. Данное устройство является моим вариантом ЗУ описание которого выложено в [1]. Очень рекомендую сначала прочитать описание оригинального ЗУ для снятия многих вопросов. К достоинствам ЗУ можно отнести использование силового трансформатора от бесперебойников, защиту от короткого замыкания и переполюсовки. ЗУ можно собрать в корпусе бесперебойника что снимает проблему всех устройств радиолюбителя – корпус.

После изготовления нескольких штук по оригинальному описанию я пришел к заключению что использование Atmega16 является избыточным, как по обьему памяти так и по количеству портов вводавывода. Поэтому было решено перевести проект на Atmega 8, тем более что исходники Автором были любезно выложены.

После тщательного курения даташита, а особенно замечательной книги [2] получилось переделать прошивку для Atmega 8. Также мною были внесены некоторые изменения в схему устройства для придания некоторой универсальности в части возможности использования различных компонентов. Схема того что получилось представлена ниже:

Как видно устройство разделено на две части: микроконтроллера (МК) и силовую.

Некоторые обьяснения по схеме контроллера. К разьему pow-in подключается маломощный внешний трансформатор с напряжением вторичной обмотки порядка 10-15 вольт, после выпрямления напряжение подается через развязывающий диод D9 на стабилизатор 78l12, который используется для питания операционного усилителя цепи измерения тока, и стабилизатора 7805 который питает микроконтроллер. Резисторы R32, R1 и стабилитрон D10 с напряжением стабилизации 5.1 вольт формируют сигнал прерывания МК для определения момента перехода сетевого напряжения через ноль.

На операционном усилителе (ОУ) U5 типа LM358 собраны усилитель сигнала с шунта для измерения зарядного тока и усилитель сигнала с шунта для определения перегрузки. Питание ОУ осуществляется напряжением 12 вольт и напряжением -5 вольт, которое преобразуется при помощи ICL7660 из напряжения +5 вольт. Использование ICL7660 позволяет отказаться от применения трансформатора с двумя вторичными обмотками, как в оригинальном устройстве. Кроме того предусмотрен вариант использования Rail-to-Rail ОУ, что позволяет вообще отказаться от источника питания +12 вольт, преобразователя ICL7660, а также защитных диодных сборок D6, D7. Был испытан образец на ОУ MCP6002 который себя неплохо зарекомендовал. При использовании Rail-to-Rail ОУ не устанавливается стабилизатор 78l12 и конденсатор C15. Впаивается нулевая перемычка R13 для питания ОУ от +5 вольт, а вместо конденсатора C13 впаивается нулевая перемычка на корпус. Таким образом организуется питание +5 вольт для ОУ. При сборке нужно внимательно следить какой вариант собираете дабы не повредить ОУ и МК при несоответствии типа применяемого ОУ напряжению питания.

Диодные сборки D6, D7, D11 служат для защиты портов МК от перенапряжения и напряжения обратной полярности. В оригинальной схеме для этой цели используются стабилитроны на 5.1 вольт, но при сборке устройства выяснилось что они вносят погрешность при измерении тока и напряжения, т.к. начинают приоткрываться при напряжении порядка 4.8 вольта. В устройстве АЦП МК использует в качестве опорного напряжения напряжение питания +5 вольт, а следовательно АЦП охватывает весь диапазон от 0 до 5 вольт. Установка D11 обязательна.

Разьем ISP1 служит для внутрисхемного программирования МК, распиновка его стандартна для варианта 6 контактов. Реле RL1 служит для включения силового трансформатора. Транзистор управления реле любой средней мощности типа npn, ставил КТ817. Реле выпаивается из платы бесперебойника, также в зависимости от типа платы можно выпаять кварцевый резонатор на 8 Мгц, стабилизатор 7805, стабилизатор 7812 для силового модуля. Переменным резистором RV1 устанавливаем контрастность дисплея.

Дисплей используется типа 0802 с кирилицей. Типоразмер всех используемых SMD резисторов и конденсаторов 1206. Конденсатор C16 танталовый SMD 10мкф 16 вольт.

В силовом модуле стабилизатор 7812 служит для питания вентилятора обдува радиатора на котором устанавливается силовой диодный мост типа KBPC5010 или аналогичный, а также тиристор 40TPS12. В данной версии прошивки обдув включается при токе зарядки 2А, выключается при 1А. В качестве радиатора идеально подходят так называемые «процессорные». Предохранитель FU1 автомобильный на 30А, впаивается прямо в плату. Такие попарно установлены на плате бесперебойника. Резисторы R1-R7, R12, R13, R16 типоразмера 1206 на 0.1 Ом впаяны параллельно и образуют шунт для измерения тока. Транзисторы ключей для управления вентилятором и тиристором использовал типа КТ816Б, можно использовать любые средней мощности типа pnp.

К точкам BATT припаиваются провода с крокодилами для подключения к батарее, к точкам BRIDGE провода с наконечниками для подключения к диодному мосту. Провода с наконечниками также из бесперебойника. К разьему FAN подключают вентилятор охлаждения.

Силовая плата и плата МК соединяются 2-мя шлейфами с 3-мя проводами: сигнал измерения напряжения – общий – сигнал измерения тока и сигнал управления тиристором – общий силовой – сигнал управления вентилятором. ВНИМАНИЕ: общий и общий силовой не долны соединятся в шлейфах они впаиваются в соответствующие места платы и никак между собой не связаны.

После сборки и проверки монтажа подключается ЗУ к сети, если все правильно собрано после экранов приветствия появится надпись «Подключи батарею». Подключаем аккумулятор или внешний источник напряжением 12 вольт к крокодилам и подстроечным резистором RV6 выставляем напряжение на экране ЗУ соответствующее напряжению аккумулятора или источника питания по контрольному вольтметру. Далее подключаем ЗУ к аккумулятору через амперметр, вращаем энкодер по часовой стрелке выставляя зарядный ток 1А и нажимаем ручку энкодера, на экране появляется надпись «Заряд начат» и зарядный ток начинает плавно увеличиваться от нуля до утановленного значения. Подстроечным резистором RV3 выставляем правильные показания тока на экране ЗУ по контрольному амперметру. Выставлять следует при установившемся значении на экране. Подстроечным резистором RV4 выставляем напряжение на входе 24 МК равным 0.09в при зарядном токе 1А.

Для справки: для входов измерения тока и напряжения АЦП МК максимальные значения в +5 вольт соответствуют 15 амперам и 15 вольтам. Для входа измерения перегрузки по току напряжение отключения тока зарядки – 1 вольт.

Подключаем ЗУ к сети, подключаем батарею, устанавливаем требуемый ток заряда в диапазоне 0-10А вращением энкодера, нажимаем энкодер. Ток заряда плавно растет до установленного значения. При достижении на батарее 14.4 вольта ток плавно падает при условии неизменности напряжения на батарее в 14.4 вольта. При падении тока зарядки ниже 0.5А и напряжении 14.4 вольта считается что батарея заряжена и зарядка прекращается – выводится надпись «Батарея заряжена». При невозможности достижения напряжения на батарее в 14.

4 вольта при токе 0.5 А в течении 4 часов выводится надпись «Проверь батарею не берет заряд» и заряд отключается. Если при включении зарядки ток не растет появляется надпись «Плохой контакт с батареей» и заряд отключается. При пробое тиристора и неконтроллируемом увеличении напряжения выше 15 вольт заряд отключается и появляется надпись «ERROR VOLTAGE». При чрезмерном увеличении тока заряда или КЗ также заряд отключается и выводится надпись «Ошибка по току». Чтобы досрочно прервать заряд энкодером уменьшаем ток до нуля и нажимаем энкодер или просто снимаем клемму с батареи. Для изменения тока заряда в процессе зарядки вращаем энкодер и нажимаем, появляется надпись «Ток изменен».

Фьюзы для прошивки:

Плата МК односторонняя, 11 перемычек.

Плата силовая односторонняя, 1 перемычка:

Несколько фотографий готового ЗУ:

Список литературы:

https://we. easyelectronics.ru/power-electronics/zaryadnoe-ustroystvo-dlya-avtomobilnyh-akkumulyatorov-na-atmega-16.html
Евстифеева А.В. «Микроконтроллеры AVR семейства Mega».

Ниже в архиве проект в Протеус 8 платы МК и силовой платы, а также прошивка.

Файлы:
Протеус, прошивка

Все вопросы в Форум.

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Универсальное микроконтроллерное зарядное устройство – RadioRadar

Автор поставил перед собой задачу создать простое универсальное устройство для зарядки любых малогабаритных аккумуляторов и их батарей различных типов, ёмкости и номинального напряжения.

Аккумуляторы сегодня очень распространены, но зарядные устройства для них, имеющиеся в продаже, как правило, не универсальны и слишком дороги. Предлагаемое устройство предназначено для зарядки аккумуляторных батарей и отдельных аккумуляторов (в дальнейшем используется термин “батарея”) с номинальным напряжением 1,2…12,6 В и током от 50 до 950 мА. Входное напряжение устройства – 7…15 В. Ток потребления без нагрузки – 20 мА. Точность поддержания тока зарядки – ±10 мА. Устройство имеет ЖКИ и удобный интерфейс для установки режима зарядки и наблюдения за её ходом.

Реализован комбинированный метод зарядки, состоящий из двух этапов. На первом этапе батарею заряжают неизменным током. По мере зарядки напряжение на ней растёт. Как только оно достигнет заданного значения, наступит второй этап – зарядка неизменным напряжением. На этом этапе зарядный ток постепенно снижается, а на батарее поддерживается заданное напряжение. Если напряжение по какой-либо причине упадёт ниже заданного, автоматически вновь начнётся зарядка неизменным током.

Схема зарядного устройства изображена на рис. 1.

Рис. 1. Схема зарядного устройства

Его основа – микроконтроллер DD1. Он тактирован от внутреннего RC-генератора частотой 8 МГц. Использованы два канала АЦП микроконтроллера. Канал ADC0 измеряет напряжение на выходе зарядного устройства, а канал ADC1 – зарядный ток.

Оба канала работают в восьмиразрядном режиме, точности которого для описываемого устройства достаточно. Максимальное измеряемое напряжение – 19,9 В, максимальный ток – 995 мА. При превышении этих значений на экране ЖКИ HG1 появляется надпись “Hi”.

АЦП работает с образцовым напряжением 2,56 В от внутреннего источника микроконтроллера. Чтобы иметь возможность измерять большее напряжение, резистивный делитель напряжения R9R10 уменьшает его перед подачей на вход ADC0 микроконтроллера.

Датчиком зарядного тока служит резистор R11. Падающее на нём при протекании этого тока напряжение поступает на вход ОУ DA2.1, который усиливает его приблизительно в 30 раз. Коэффициент усиления зависит от соотношения сопротивлений резисторов R8 и R6. С выхода ОУ напряжение, пропорциональное зарядному току, через повторитель на ОУ DA2.2 поступает на вход ADC1 микроконтроллера.

На транзисторах VT1-VT4 собран электронный ключ, работающий под управлением микроконтроллера, формирующего на выходе ОС2 импульсы, следующие с частотой 32 кГц. Коэффициент заполнения этих импульсов зависит от требуемых выходного напряжения и зарядного тока. Диод VD1, дроссель L1 и конденсаторы С7, С8 преобразуют импульсное напряжение в постоянное, пропорциональное его коэффициенту заполнения.

Светодиоды HL1 и HL2 – индикаторы состояния зарядного устройства. Включённый светодиод HL1 означает, что наступило ограничение выходного напряжения. Светодиод HL2 включён, когда идёт нарастание зарядного тока, и выключен, когда ток не изменяется или падает. В ходе зарядки исправной разряженной батареи сначала будет включён светодиод HL2. Затем светодиоды станут поочерёдно мигать. О завершении зарядки можно судить по свечению только светодиода HL1.

Подборкой резистора R7 устанавливают оптимальную контрастность изображения на табло ЖКИ.

Датчик тока R11 можно сделать из отрезка высокоомного провода от спирали нагревателя или от мощного проволочного резистора. Автор использовал отрезок провода диаметром 0,5 мм длиной около 20 мм от реостата.

Микроконтроллер ATmega8L-8PU можно заменить любым из серии ATmega8 с тактовой частотой 8 МГц и выше. Полевой транзистор BUZ172 следует установить на теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности не менее 4 см². Этот транзистор можно заменить другим p-канальным с допустимым током стока более 1 А и малым сопротивлением открытого канала.

Вместо транзисторов КТ3102Б и КТ3107Д подойдёт и другая комплементарная пара транзисторов с коэффициентом передачи тока не менее 200. При правильной работе транзисторов VT1-VT3 сигнал на затворе транзистора должен быть аналогичен показанному на рис. 2.

Рис. 2. График сигнала на затворе

Дроссель L1 извлечён из компьютерного блока питания (он намотан проводом диаметром 0,6 мм).

Конфигурация микроконтроллера должна быть запрограммирована в соответствии с рис. 3. Коды из файла V_A_256_16.hex следует занести в память программ микроконтроллера. В EEPROM микроконтроллера должны быть записаны следующие коды: по адресу 00H – 2СН, по адресу 01H – 03H, по адресу 02H – 0BEH, по адресу 03H -64H.

Рис. 3. Программирование микроконтроллера

Налаживание зарядного устройства можно начинать без ЖКИ и микроконтроллера. Отключите транзистор VT4, а точки подключения его стока и истока соедините перемычкой. Подайте на устройство напряжение питания 16 В. Подберите резистор R10 таким, чтобы напряжение на нём находилось в пределах 1,9…2 В. Можно составить этот резистор из двух, соединённых последовательно. Если источника напряжения 16 В не нашлось, подайте 12 В или 8 В. В этих случаях напряжение на резисторе R10 должно быть соответственно около 1,5 В или 1 В.

Вместо батареи подключите к устройству последовательно амперметр и мощный резистор или автомобильную лампу. Изменяя напряжение питания (но не ниже 7 В) или подбирая нагрузку, установите ток через неё равным 1 А. Подберите резистор R6 таким, чтобы на выходе ОУ DA2.2 было напряжение 1,9…2 В. Как и резистор R10, резистор R6 удобно составить из двух.

Отключите питание, подключите ЖКИ и установите микроконтроллер. К выходу устройства присоедините резистор или лампу накаливания 12 В на ток около 0,5 А. При включении устройства на ЖКИ будут выведены напряжение на его выходе U и ток зарядки I, а также напряжение ограничения Uz и максимальный ток зарядки Iz. Сравните значения тока и напряжения на ЖКИ с показаниями образцовых амперметра и вольтметра. Вероятно, они будут различаться.

Выключите питание, установите перемычку S1 и вновь включите питание. Для калибровки амперметра нажмите и удерживайте кнопку SB4, а кнопками SB1 и SB2 установите на ЖКИ значение, ближайшее к показываемому образцовым амперметром. Для калибровки вольтметра нажмите и удерживайте кнопку SB3, а кнопками SB1 и SB2 установите на ЖКИ значение, равное показываемому образцовым вольтметром. Не выключая питания, снимите перемычку S1. Калибровочные коэффициенты будут записаны в EEPROM микроконтроллера для напряжения по адресу 02H, а для тока – по адресу 03H.

Выключите питание зарядного устройства, установите на место транзистор VT4, а к выходу устройства подключите автомобильную лампу на 12 В. Включите устройство и установите Uz=12 В. При изменении Iz должна плавно меняться яркость свечения лампы. Устройство готово к работе.

Требуемый зарядный ток и максимальное напряжение на батарее устанавливают кнопками SB1 “▲”, SB2 “▼”, SB3 “U”, SB4 “I”. Интервал изменения зарядного тока – 50…950 мА с шагом 50 мА. Интервал изменения напряжения – 0,1…16 В с шагом 0,1 В.

Для изменения Uz или Iz нажмите и удерживайте соответственно кнопку SB3 или SB4, ас помощью кнопок SB1 и SB2 установите требуемое значение. Через 5 с после отпускания всех кнопок установленное значение будет записано в EEPROM микроконтроллера (Uz – по адресу 00H, Iz – по адресу 01H). Следует иметь в виду, что удержание кнопки SB1 или SB2, нажатой более 4 с, увеличивает скорость изменения параметра приблизительно в десять раз.

Программу микроконтроллера можно скачать здесь.

Автор: В. Нефёдов, г. Брянск

Автоматическое зарядно-тренирующее устройство и измеритель ёмкости для 12V герметичных аккумуляторов (ATMEGA8)

Приветствую всех читателей Датагор.ру и любителей электроники!
Сегодня я хочу продемонстрировать вам устройство, которое зародилось благодаря статье Александра (koan51) о способе проверки ёмкости 12-вольтовых аккумуляторных батарей. Прочитав всё вдоль и поперёк, я решил устройство немного «допилить» и «отполировать» под себя.

Меняю PIC контролера на любимый AVR, 7-сегментные индикаторы на знаковый LCD, ну и дорабатываю программный код в плане расширения функционала касаемо калибровок и прочих мелочей.

Ну-с, товарищи паятели, берём статью, железяки, паяльник и поехали! :bye:

Содержание / Contents

Я давно хотел собрать прибор для проверки 12В/7Аh аккумуляторных батарей (АКБ), т.к. на работе их накопилось немало, а качество закупаемых батарей не всегда доходит до приемлемого уровня.

И вдруг я наткнулся на датагорскую статью от koan51. Идея прибора проста: заряжать и разряжать батарею фиксированным током, измеряя время в процессе работы при контроле напряжения. Зная все три величины, можно измерить ток по простой формуле — время, умноженное на ток.
Набросал схему, основываясь на статье Александра.
Как видно по схеме, управляющие/контролирующие цепи тока заряда и разряда АКБ остались прежними, только собраны они на регуляторах LM317 вместо LM7805 и MOSFET ключи Q1, Q3 применены несколько иной марки.

Токами зарядки и разрядки можно управлять резисторами R1, R9. При данных на схеме сопротивлениях в 1,25 Ом, ток через стабилизатор составит около 1 Ампера. Я нашёл в магазине лишь 1,5 Омные резисторы, которые выдали мне 833 мА, его и запишем в прибор, т.к. в программе заложен функционал для калибровки всех токов, но об этом позже.

Элементы U1, U2, U3 прикреплены на радиатор с маленьким вентилятором, который питается от двух ножек МК в 5 В (решил, что особо сильно крутить кулер не нужно, нагрев радиатора не такой сильный, да и шума много будет, а две ноги от МК с запасом покрывают максимально допустимый нагрузочный на порт МК ток).

Питание прибора осуществляется от импульсного БП, который ранее обеспечивал питанием какой-то небольшой ЖК монитор. Однако мне пришлось поднять ему напряжение, немного изменив делитель напряжения на TL431, т.к. он выдавал всего 19 В (3А) и также понадобилось перепаять выходные конденсаторы на 35 В, после чего он стал выжимать все 24 В на ура!

Сам микроконтроллер ATMEGA8 питается стабилизированным в 5 В напряжением от 7805 (U3). Защитный диод D1 служит для предотвращения протекания тока от АКБ обратно в импульсник при отсутствии внешнего источника питания.

Дополнительно в схему был давлен зуммер LS1, который пищит на каждом шаге работы устройства, что удобно при длительной его работе, сидишь рядом, не глядя на него, и слышишь, как он переходит от этапа к этапу, удобно.

Также была добавлена индикации состояния ключей (идёт зарядка – горит зелёный или разрядка – горит красный) состоящая из двух светодиодов.

Управление реализовано на трёх кнопках «MODE», «START» и «RESET».

Кнопкой «MODE» можно переключать шаги работы с 1 до 4, кнопка «START» служит для начало проведения замеров (во время проведения замеров, при нажатии данной кнопки, прибор покажет историю токов на каждом шаге), а кнопка «RESET» (её нужно удерживать пару секунд) сбрасывает программу устройства, в начальное состояние, очищая также историю.Логика работы проста и состоит из 4 этапов:
STEP 1 — разряд АКБ до напряжения 10.7В;
STEP 2 — заряд АКБ до напряжения 15В;
STEP 3 — разряд АКБ до напряжения 10.7В;
STEP 4 — заряд АКБ до напряжения 15В.
— На каждом этапе, происходит измерение времени.
— Контролируется напряжение на АКБ.
— Можно пропустить не нужные шаги, перейдя сразу на 2, 3 или 4 шаг.
— Основным показателем состояния АКБ будет емкость, измеренная на третьем шаге.

В случае пропадания контакта с АКБ или же короткого замыкания клемм, прибор остановит свою работу и высветит «ERROR» ошибку.

Программу я изначально старался писать как можно более универсальной.

Прочитав про реализацию калибровки на основе EEPROM из статьи Александра, я решил завести специальное меню калибровки т.к. LCD позволяет всё красиво нарисовать и показать.
— Максимальное время таймера: до 100 часов.
— Диапазон калибровки напряжений: 3.0 – 20.0 В, шаг 100 мВ.
— Диапазон калибровки тока заряда/разряда: 100 – 10 000 мА, шаг 1 мА.
— Максимальный ток заряда/разряда: ограничен LM317, в 1,5А. (можно добавить мощный транзистор с увеличенными по мощности резисторами R1 и R9, который увеличит его вплоть до 10А). Так как я любитель упаковывать все детали в как можно меньший корпус, мне пришла на ум идея опробовать «буржуйский» способ производства корпусов из текстолита Алексея (AlexD). :yahoo:

Процесс производства мне показался несколько утомительным, однако результат впечатляет. После покраски корпус стал прям как заводской! Но, пожалуй, я буду использовать данный метод только для маленьких корпусов, всё-таки цена на текстолит кусается.
Не обращайте внимания на особые текстуры моих стен, у меня идёт ремонт!

Первые шаги разработки или прототип устройства, замеры все вручную.

Прошивка прототипа программы в демо-плату и поиск багов.

Будущие модули устройства, кулер, контроллер ATMEGA8 и импульсник.

Все модули в сборе, пришла пора делать корпус.

Плата контроллера, силовые дорожки пропаял оловом, по понятной причине.

Напилил листы текстолита и скрепил временными точками.

Вроде всё уместилось, компактно, как я люблю.

Просверлил отверстия для вентиляции.

У меня закончился текстолит, пришлось использовать гетинакс на лицевую часть.

Пропаял все швы феном и понял, лучше бы я сделал пропайку оловянными точками, корпус немного повело дугой.
Покрасил всё это дело обычной краской из баллончика.

Внутри стало более уютнее всё.

И лицевую крышку также покрыл краской.

Корпус готов!

Вытащил диэлектрик со старого блока питания и придал ему форму под корпус.

Прикрепил на ножку импульсник, подложив диэлектрик.

Также прикрепил на лицевую часть оставшиеся компоненты устройства.

Кулер вписался как родной.

Изначально я планировал использовать один двухцветный светодиод, но потом досверлил отверстия и заменил их на два отдельных, слева разрядка, справа зарядка.

Радиатор с кулером нашёл, грубо говоря, на мусорке, от древнего компа времён динозавров, который подошёл как нельзя лучше.

Все компоненты прибора разделил на логические блоки: импульсный БП, основная плата, система охлаждения и периферия.
Вовнутрь корпуса уложил пластиковый изолятор и закрепил всё винтиками между собой. Вот она, мания всё делать компактно.

Размеры текстолита для самодельного корпуса:
Лицевая сторона: 64×147 мм.
Торцы: 64×52 мм.
Боковины: 52×147 мм.
Низ: 60×145 мм.

Микроконтроллер ATMEGA8 работает от внешнего кварца на 4,096 МГц. Данная частота выбрана для более точного расчета времени.
Необходимо выставить соответствующие фьюзы в нём при его прошивке.
Калибровка заключается в измерении тока заряда/разряда АКБ, и внесения значений тока и диапазона напряжений АКБ в энергонезависимую EEPROM память прибора. Суть в том, что резисторы R1, R9 могут отличаться по номиналу друг от друга, следовательно, у каждого режима будет свой ток, поэтому необходимо измерить на месте все токи и внести их в прибор.

1. После сборки всех элементов, подаётся питание на устройство, при этом АКБ отключена от прибора, на экране высветится ошибка «ERROR», говорящая о том, что батарея не найдена, это нормально.

2. Подключаем батарею последовательно с амперметром к контактам прибора и нажимаем на кнопку «START», записывая на бумажку ток разряда АКБ.

3. Сбрасываем устройство удержанием кнопки «RESET» в течение пары секунд и с помощью кнопки «MODE», выбираем «STEP 2» т.е. зарядка.

4. Нажимаем «START» и замеряем ток заряда АКБ.

5. Отключаем питание прибора от сети вообще.

6. Зажимаем кнопки «MODE» и «START», после подаём питание прибору.

7. Высветится надпись «CALIBRATING MODE», отпускаем все кнопки.

8. Далее вводим в прибор измеренные значения тока заряда и разряда АКБ, и необходимые значения напряжений заряда/разряда АК (кнопка «MODE» переключает меню, кнопки «START» и «RESET» служат как +/- значений.)

9. После 5-го по счёту нажатия кнопки «MODE», прибор пискнет и перейдёт в рабочий режим, сохранив в своей памяти EEPROM введённые данные.

Примечание: в режиме калибровки, при настройке тока, кнопки +/- можно зажимать на пару секунд, они перейдут в режим быстрого изменения значений, примерно 100 мА в секунду.

На этом калибровка закончена, можно выдохнуть.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Осталось сделать лицевую наклейку, но руки так и не дошли до неё. В целом, работой прибора я остался доволен, однако думаю в будущем собрать модуль для данного прибора, с большим радиатором внутри, дабы повысить токи, скажем, до 5 Ампер, т.к. время проверки одной батареи занимает весь день, а их может быть с десяток штук под рукой.

На этом всё, спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Автоматическое зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов — Меандр — занимательная электроника

В статье описывается ЗУ, обеспечивающее одновременно заряд и десульфатацию автомобильного аккумулятора в течение заданного периода времени.При эксплуатации электромобиля аккумуляторная батарея рано или поздно все равно разрядится. Заряд аккумуляторной батареи осуществляют, как правило, одним из двух методов: постоянным током или постоянным напряжением. В первом случае заряд производится постоянным током 0,1С (0,1 от номинальной емкости батареи). Для батареи емкостью 55 А·ч ток заряда составляет 5,5 А. Фактически, зарядное устройство представляет собой регулируемый стабилизатор тока.

При заряде постоянным напряжением степень заряженности аккумуляторной батареи напрямую зависит от величины зарядного напряжения. Полностью зарядить батарею можно при напряжении зарядного устройства 16,3…16,5 В. В первый момент включения тока его величина может достигать до 50 А и более, в зависимости от внутреннего сопротивления батареи. По мере заряда напряжение на ее выводах приближается к напряжению зарядного устройства, величина зарядного тока соответственно снижается и приближается к нулю в конце заряда. Критерием заряда в подобном случае является достижение напряжения на выводах АКБ равного 14,4 ±0,1 В.

Принципиальная схема зарядного устройства (далее устройства) показана на рис.1.

Рис. 1

Устройство обеспечивает импульсный зарядный ток до 10 А. Для заряда и одновременной десульфатации АКБ целесообразно устанавливать импульсный зарядный ток 5 А.

Устройство содержит три основных функциональных узла:

стабилизатор тока, выполненный на транзисторе VT5;
таймер на микроконтроллере DD1;
стабилизатор напряжения на микросхеме DA1 для питания таймера.

Заряд аккумулятора осуществляется положительными импульсами тока с обмотки II трансформатора Т1, в течение половины периода сетевого напряжения, когда напряжение на клеммах ХТ3, ХТ4 превысит напряжение на аккумуляторе. В течение второго полупериода диоды VD, VD5 закрыты, и аккумулятор разряжается через нагрузочное сопротивление R22. Величина разрядного тока определяется номиналом данного сопротивления. Значение зарядного тока устанавливается вращением движка резистора R22 по амперметру, подключаемого к клеммам ХТ1, ХТ2. Учитывая, что при зарядке батареи часть тока протекает и через резистор R19, то показание амперметра должно быть 1,8…2 А (для импульсного зарядного тока 5 А), так как амперметр показывает усредненное значение тока за период, а заряд осуществляется в течение половины периода.

Источником опорного напряжения служит стабилитрон VD10. Опорное напряжение через делитель R17R18 поступает на базу транзистора VT5.

Сетевое напряжение поступает на обмотку I трансформатора T1 через предохранители FU1, FU2 и сетевой выключатель SA1. Лампочка h2 позволяет визуально контролировать наличие сетевого напряжения. Основные технические характеристики зарядного устройства приведены в таблице.

В схеме предусмотрена защита аккумулятора от неконтролируемого разряда в случае пропадания сетевого напряжения. В этом случае реле К1 своими контактами отключит цепь разряда аккумулятора. Для защиты от короткого замыкания на выходе в устройстве предусмотрен предохранитель FU3. Источник питания +5 В включает в себя выпрямитель на диодах VD6-VD9 и стабилизатор напряжения DA1. Напряжение на выпрямитель поступает с обмотки III трансформатора Т1. Индикатор HL2 позволяет визуально контролировать напряжение +5 В.

Таймер

Таймер с обратным отсчетом времени выполнен на микроконтроллере DD1. Задаваемое время от 1 до 999 мин с дискретностью задания 1 мин. Предусмотрена подача (длительностью 60 с) звукового сигнала в момент окончания отсчета заданного времени. Рабочая частота микроконтроллера задается генератором с внешним резонатором ZQ1 с частотой 10 МГц.

Работой реле К1 управляет транзистор VT4, сигнал на который поступает с вывода 11 микроконтроллера DD1. Пьезоэлектрический излучатель ВА1 подключен к выводу 8 микроконтроллера DD1. Индикатор HL1 включается с вывода 9 микроконтроллера DD1.

С порта Р1 микроконтроллер DD1 опрашивает клавиатуру (кнопки S1-S3) и управляет динамической индикацией на транзисторах VT1-VT3 и цифровых семисегментных индикаторах HG1-HG3.

Для функционирования клавиатуры задействован также вывод 7 микроконтроллера DD1. Цифровая часть принципиальной схемы (таймера) гальванически развязана от сети 220 В/50 Гц и аналоговой части (стабилизатора тока).

В интерфейс устройства входят клавиатура (кнопки S1-S3), индикатор HL1, лампочки h2, h3 и блок индикации (дисплей) из трех цифровых семисегментных индикаторов HG1-HG3. Интерфейс достаточно компактен, удобен и имеет хорошую читаемость. Кнопки клавиатуры имеют следующее назначение:

S1 ( Д ) — увеличение на единицу значения при установки времени в минутах, при удержании данной кнопки в на жатом состоянии более 4 с, значение времени, индицируемое на дисплее, увеличивается на 5 единиц за 1 с;
S2 ( С ) — уменьшение на единицу значения каждого при установке времени часов, работает аналогично кнопке S1;
S3 ( C ) — кнопка включения/выключения выпрямителя, данная кнопка подтверждения заданных параметров и начало работы, с нажатием данной кнопки начинается работа таймера — идет обратный отсчет заданного времени, включается реле К1 (лампочка Н2), включается также индикатор HL1.

Технические характеристики	Параметр
Сетевое напряжение питания, В	220 ± 10%, 50 Гц
Потребляемая мощность, ВА, не более	170
Задаваемый импульсный зарядный ток, А	до 10
Габаритные размеры, мм	245 х 115 х 110
Масса, кг не более	5
Задаваемое максимальное время заряда, мин	999
Дискретность задания, мин	1

Разряды индикации интерфейса имеют следующее назначение:

разряд (индикатор HG1) — «единицы минут»;
разряд (индикатор HG2) — «десятки минут»;
разряд (индикатор HG3) — «сотни минут».

Сразу после подачи питания на выводе 1 микроконтроллера DD2 через цепь R3C1 формируется сигнал системного аппаратного сброса микроконтроллера DD1. При инициализации пьезоэлектрический излучатель ВА1, индикатор HL1, транзистор VT4 отключены. На индикаторах HG1-HG3 индицируются нули. Точка h индикатора HG3 включена. Для перевода устройства в рабочий режим необходимо кнопками S1 (Д), S2 (С) установить нужный интервал времени. При установке времени, в таймере запрещается отсчет текущего времени. Дальше необходимо нажать кнопку S3 (С), при этом включится индикатор HL1, лампочка Н2, на выводе 11 микроконтроллера установится лог. «1». Транзистор VT4 откроется, и напряжение с выпрямителя на диодах VD6-VD9 включит реле К1, которое своими контактами замкнет цепь подключения аккумулятора. Начинается процедура зарядки аккумуляторной батареи. Установленное время заносится в память микроконтроллера DD1.

Время, индицируемое на индикаторах HG1-HG3, декрементируется с каждой минутой. Точка h индикатора HG3 мигает с периодом 1 с. Если необходимо остановить заряд и изменить время, то для этого необходимо нажать кнопку S3 (С), при этом выключится индикатор HL1, лампочка Н2 и реле К1, которое своими контактами разомкнет цепь подключения аккумулятора. Потом кнопками S1 (Д), S2 (С) установить необходимый интервал времени и нажать кнопку S3 (С).

Программное обеспечение микроконтроллера полностью обеспечивает реализацию алгоритма работы электронных часов. Формирование точных временных интервалов длительностью 1 с, решено с помощью прерываний от таймера TF0 и счетчика на регистре R3. Счетчик на регистре R4 формирует интервал в одну минуту. Таймер TF0 формирует запрос на прерывание через каждые 3400 мкс. Счетчики на данных регистрах, подсчитывают количество прерываний, и через каждую минуту устанавливается флаг (pusk1), и текущее время декрементируется.

Корректировка текущего времени происходит каждые десять минут. Интервал для таймера TF0 3400 мкс выбран неслучайно. Через каждые 3400 мкс происходит отображение разрядов в динамической индикации устройства.

Программа состоит из трех основных частей: инициализации, основной программы, работающей в замкнутом цикле, и подпрограммы обработки прерывания от таймера TF0.

Конструкция и детали

Транзистор VT5 следует установить на радиаторе. Площадь эффективной поверхности радиатора не менее 200 см². Микросхема DA1 также устанавливается на радиаторе. Площадь эффективной поверхности радиатора для нее не менее 20 см².

Вилка Х1 входит в состав сетевого шнура ШВВП-ВП2 х 0,75-250-18-6.

В устройстве применены резисторы типа С2-33Н-0,125, резистор R16 — С2-33Н-2, R18 — СП5-2ВБ, R21 — С5-16МВ (автор последовательно включил два резистора С5-16МВ-2Вт-0,2 и один С5-16МВ-2Вт-0,1), R22 — ПЭВ-30. Подойдут любые другие с такой же мощностью рассеивания и допуском ±5%.

Конденсаторы С1-С3 типа К50-35. Конденсатор С4 типа К10-17а. Данный конденсатор устанавливается между цепью +5 В и общим проводником микроконтроллера DD1 непосредственно возле ИМС.

Стабилитрон VD10 подойдет любой, с напряжением стабилизации от 8 до 12,2 В. Реле К1 — РЭН29 РФ0.450.016ТУ на напряжение 12 В.

Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе ШЛ 32х40 (материал Э310 толщиной 0,35 мм). Первичная обмотка I содержит 554 витка провода ПЭТВ-2 0,8. Обмотка II содержит 132 витка провода ПЭТВ-2 1,6, с отводом от 66 витка. Обмотка III содержит 30 витков провода ПЭТВ-2 0,8. Между обмотками прокладывают три слоя лакоткани ЛМШС-105-0,12 ГОСТ 2214-78, катушку оборачивают также тремя слоями вышеуказанной лакоткани.

Рис. 2

Данный трансформатор можно заменить любым другим с параметрами:

Максимальная выходная мощность, не менее …. 200 Вт;
Напряжение вторичной обмотки II:

в режиме «холостого хода» …. 22…25 В;
в режиме номинальной нагрузки …. 21.24 В;

Напряжение вторичной обмотки III:

в режиме «холостого хода» …. 12В;
в режиме номинальной нагрузки …. 11В;

Максимальный ток обмотки II …. 8А;
Максимальный ток обмотки III …. 1А;
Электрическая прочность между первичной и вторичными обмотками …. 1,5 кВ;

Сопротивление изоляции …. 500 МОм.

Отметим, что потребление тока по каналу напряжения +5 В составляет не более 200 мА.

Номинальный ток предохранителей FU1, FU2 — 1,1 А. Тип ВП1-1,1А (1,1 А/250 В). Держатели вставок плавких типа ДВП4-1в. Номинальный ток предохранителей FU3 — 10 А. Тип ВП1-2 (10 А /250 В). Держатель вставки плавкой типа ДВП4-2В.

Электромонтаж цепей стабилизатора тока велся сдвоенным проводом МГШВ-0,5. Монтаж цепей таймера проводом МГТФ-0,12, монтаж остальных цепей проводом МГШВ — 0,35.

Работа с устройством

Целесообразно проверить устройство на резистивной нагрузке. Для этого необходимо к клеммам ХТ3, ХТ4 подключить резистивную нагрузку 6 ±1 Ом (Р_рас=60 Вт, I=6 А), подойдет реостат типа РСП 15 ±10% Ом, 6,5 А. К клеммам ХТ1, ХТ2 подключить амперметр (любой с пределом измерения тока до 10 А). Включить выключатель SA1 и установить, вращая движок резистор R18, ток по амперметру 1,8 А (для импульсного зарядного тока 5 А, так как амперметр показывает усредненное значение тока за период).

Через 2…3 ч работы проверить тепловой режим работы устройства и показания амперметра. После подключения аккумуляторной батареи, значение зарядного тока резистором R18, по амперметру, нужно установить в пределах 1,8…2 А.

Автор: Сергей Шишкин, г. Саров
Источник: журнал Электрик №10, 2014

Автоматическое ЗУ на МК ATmega16A / Блог им. Slon / Блоги по электронике

В этой статье я расскажу, как из компьютерного блока питания формата АТ/АТХ и самодельного блока управления изготовить довольно-таки «умное» зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. К ним относятся т.н. «УПС-овые», автомобильные и другие АКБ широкого применения.

Описание
Устройство предназначено для зарядки и тренировки (десульфатации) свинцово-кислотных АКБ ёмкостью от 7 до 100 Ач, а также для приблизительной оценки уровня их заряда и емкости. ЗУ имеет защиту от неправильного включения батареи (переполюсовки) и от короткого замыкания случайно брошенных клемм. В нём применено микроконтроллерное управление, благодаря чему осуществляются безопасные и оптимальные алгоритмы зарядки: IUoU или IUIoU, с последующей «добивкой» до 100%-го уровня зарядки. Параметры зарядки можно подстроить под конкретный аккумулятор (настраиваемые профили) или выбрать уже заложенные в управляющей программе. Конструктивно зарядное устройство состоит из блока питания АТ/АТХ, который нужно немного доработать и блока управления на МК ATmega16A. Всё устройство свободно монтируется в корпусе того же блока питания. Система охлаждения (штатный кулер БП) включается/отключается автоматически.
Достоинства данного ЗУ — его относительная простота и отсутствие трудоёмких регулировок, что особенно актуально для начинающих радиолюбителей.
]1. Режим зарядки — меню «Заряд». Для аккумуляторов емкостью от 7Ач до 12Ач по умолчанию задан алгоритм IUoU. Это значит:
— первый этап- зарядка стабильным током 0.1С до достижения напряжения14.6В
— второй этап-зарядка стабильным напряжением 14.6В, пока ток не упадет до 0,02С
— третий этап-поддержание стабильного напряжения 13.8В, пока ток не упадет до 0.01С. Здесь С — ёмкость батареи в Ач.
— четвёртый этап — «добивка». На этом этапе отслеживается напряжение на АКБ. Если оно падает ниже 12.7В, включается заряд с самого начала.
Для стартерных АКБ (от 45 Ач и выше) применяем алгоритм IUIoU. Вместо третьего этапа включается стабилизация тока на уровне 0.02C до достижения напряжения на АКБ 16В или по прошествии времени около 2-х часов. По окончанию этого этапа зарядка прекращается и начинается «добивка». Это- четвёртый этап. Процесс заряда проиллюстрирован графиками рис.1 и рис.2.
2. Режим тренировки (десульфатации) — меню «Тренировка». Здесь осуществляется тренировочный цикл:
10 секунд — разряд током 0,01С, 5 секунд — заряд током 0.1С. Зарядно-разрядный цикл продолжается, пока напряжение на АКБ не поднимется до 14.6В. Далее — обычный заряд.
3. Режим теста батареи. Позволяет приблизительно оценить степень разряда АКБ. Батарея нагружается током 0,01С на 15 секунд, затем включается режим измерения напряжения на АКБ.
4. Контрольно-тренировочный цикл (КТЦ). Если предварительно подключить дополнительную нагрузку и включить режим «Заряд» или «Тренировка», то в этом случае, сначала будет выполнена разрядка АКБ до напряжения 10.8В, а затем включится соответствующий выбранный режим. При этом измеряются ток и время разряда, таким образом, подсчитывается примерная емкость АКБ. Эти параметры отображаются на дисплее после окончания зарядки (когда появится надпись «Батарея заряжена») при нажатии на кнопку «выбор». В качестве дополнительной нагрузки можно применить автомобильную лампу накаливания. Ее мощность выбирается, исходя из требуемого тока разряда. Обычно его задают равным 0.1С — 0.05С (ток 10-ти или 20-ти часового разряда).
Перемещение по меню осуществляется кнопками «влево», «вправо», «выбор». Кнопкой «ресет» осуществляется выход из любого режима работы ЗУ в главное меню.
Основные параметры зарядных алгоритмов можно настроить под конкретный аккумулятор, для этого в меню есть два настраиваемых профиля — П1 и П2. Настроенные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти (EEPROM-е).
Чтобы попасть в меню настроек нужно выбрать любой из профилей, нажать кнопку «выбор», выбрать «установки», «параметры профиля», профиль П1 или П2. Выбрав нужный параметр, нажимаем «выбор». Стрелки «влево» или «вправо» сменятся на стрелки «вверх» или «вниз», что означает готовность параметра к изменению. Выбираем нужное значение кнопками «влево» или «вправо», подтверждаем кнопкой «выбор». На дисплее появится надпись «Сохранено», что обозначает запись значения в EEPROM.
Значения настроек:
1. «Алгоритм заряда». Выбирается IUoU или IUIoU. См. графики на рис.1 и рис.2.
2. «Емкость АКБ». Задавая значение этого параметра, мы задаем ток зарядки на первом этапе I=0.1C, где С- емкость АКБ В Ач. (Таким образом, если нужно задать ток заряда, например 4.5А, следует выбрать емкость АКБ 45Ач).
3. «Напряжение U1». Это напряжение, при котором заканчивается первый этап зарядки и начинается второй. По умолчанию задано значение 14.6В.
4. «Напряжение U2». Используется только, если задан алгоритм IUIoU. Это напряжение, при котором заканчивается третий этап зарядки. По умолчанию — 16В.
5. «Ток 2-го этапа I2». Это значение тока, при котором заканчивается второй этап зарядки. Ток стабилизации на третьем этапе для алгоритма IUIoU. По умолчанию задано значение 0.2С.
6. «Окончание заряда I3». Это значение тока, по достижению которого зарядка считается оконченной. По умолчанию задано значение 0.01С.
7. «Ток разряда». Это значение тока, которым осуществляется разряд АКБ при тренировке зарядно-разрядными циклами.

Выбор и переделка блока питания.

В нашей конструкции мы используем блок питания от компьютера. Почему? Причин несколько. Во–первых, это — практически готовая силовая часть. Во-вторых, это же и корпус нашего будущего устройства. В-третьих, он имеет малые габариты и вес. И, в-четвёртых, его можно приобрести практически на любом радиорынке, барахолке и в компьютерных сервисных центрах. Как говорится, дёшево и сердито.
Из всего многообразия моделей блоков питания нам лучше всего подходит блок формата АТX, мощностью не менее 250 Вт. Нужно только учесть следующее. Подходят лишь те блоки питания, в которых применён ШИМ-контроллер TL494 или его аналоги (MB3759, КА7500, КР1114ЕУ4). Можно также применить и БП формата AT, только придется изготовить еще маломощный блок дежурного питания (дежурку) на напряжение 12В и ток 150-200мА. Разница между AT и ATX – в схеме начального запуска. АТ запускается самостоятельно, питание микросхемы ШИМ–контроллера берётся с 12-вольтовой обмотки трансформатора. В ATX для начального питания микросхемы служит отдельный источник 5В, называемый «источник дежурного питания» или «дежурка». Более подробно о блоках питания можно прочитать, например, здесь , а переделка БП в зарядное устройство неплохо описана вот здесь.
Итак, блок питания имеется. Сначала необходимо его проверить на исправность. Для этого его разбираем, вынимаем предохранитель и вместо него подпаиваем лампу накаливания 220 вольт мощностью 100-200Вт. Если на задней панели БП имеется переключатель сетевого напряжения, то он должен быть установлен на 220В. Включаем БП в сеть. Блок питания АТ запускается сразу, для ATX нужно замкнуть зелёный и чёрный провода на большом разъёме. Если лампочка не светится, кулер вращается, а все выходные напряжения в норме — значит, нам повезло и наш блок питания рабочий. В противном случае, придётся заняться его ремонтом. Оставляем лампочку пока на месте.
Для переделки БП в наше будущее зарядное устройство, нам потребуется немного изменить «обвязку» ШИМ-контроллера. Несмотря на огромное разнообразие схем блоков питания, схема включения TL494 стандартная и может иметь пару вариаций, в зависимости от того, как реализованы защиты по току и ограничения по напряжению. Схема переделки показана на рис.3.

На ней показан только один канал выходного напряжения: +12В. Остальные каналы: +5В,-5В, +3,3В не используются. Их обязательно нужно отключить, перерезав соответствующие дорожки или выпаяв из их цепей элементы. Которые, кстати, нам могут и пригодиться для блока управления. Об этом — чуть позже. Красным цветом обозначены элементы, которые устанавливаются дополнительно. Конденсатор С2 должен иметь рабочее напряжение не ниже 35В и устанавливается взамен существующего в БП. После того, как «обвязка» TL494 приведена к схеме на рис.3, включаем БП в сеть. Напряжение на выходе БП определяется по формуле: Uвых=2,5*(1+R3/R4) и при указанных на схеме номиналах должно составлять около 10В. Если это не так, придется проверить правильность монтажа. На этом переделка закончена, можно убирать лампочку и ставить на место предохранитель.

Схема и принцип работы.

Схема блока управления показана на рис.4.

Она довольно проста, так как все основные процессы выполняет микроконтроллер. В его память записывается управляющая программа, в которой и заложены все алгоритмы. Управление блоком питания осуществляется с помощью ШИМ с вывода PD7 МК и простейшего ЦАП на элементах R4,C9,R7,C11. Измерение напряжения АКБ и зарядного тока осуществляется средствами самого микроконтроллера — встроенным АЦП и управляемым дифференциальным усилителем. Напряжение АКБ на вход АЦП подается с делителя R10R11, Зарядный и разрядный ток измеряются следующим образом. Падение напряжения с измерительного резистора R8 через делители R5R6R10R11 подается на усилительный каскад, который находится внутри МК и подключен к выводам PA2, PA3. Коэффициент его усиления устанавливается программно, в зависимости от измеряемого тока. Для токов меньше 1А коэффициент усиления (КУ) задается равным 200, для токов выше 1А КУ=10. Вся информация выводится на ЖКИ, подключенный к портам РВ1-РВ7 по четырёхпроводной шине. Защита от переполюсовки выполнена на транзисторе Т1, сигнализация неправильного подключения — на элементах VD1,EP1 ,R13. При включении зарядного устройства в сеть транзистор Т1 закрыт низким уровнем с порта РС5, и АКБ отключена от зарядного устройства. Подключается она только при выборе в меню типа АКБ и режима работы ЗУ. Этим обеспечивается также отсутствие искрения при подключении батареи. При попытке подключить аккумулятор в неправильной полярности сработает зуммер ЕР1 и красный светодиод VD1, сигнализируя о возможной аварии. В процессе заряда постоянно контролируется зарядный ток. Если он станет равным нулю (сняли клеммы с АКБ), устройство автоматически переходит в главное меню, останавливая заряд и отключая батарею. Транзистор Т2 и резистор R12 образуют разрядную цепь, которая участвует в зарядно-разрядном цикле десульфатирующего заряда (режим тренировки) и в режиме теста АКБ. Ток разряда 0.01С задается с помощью ШИМ с порта PD5. Кулер автоматически выключается, когда ток заряда падает ниже 1,8А. Управляет кулером порт PD4 и транзистор VT1.

Детали и конструкция.

Микроконтроллер. В продаже обычно встречаются в корпусе DIP-40 или TQFP-44 и маркируются так: ATMega16А-PU или ATMega16A-AU. Буква после дефиса обозначает тип корпуса: «P»- корпус DIP, «A»- корпус TQFP. Встречаются также и снятые с производства микроконтроллеры ATMega16-16PU, ATMega16-16AU или ATMega16L-8AU. В них цифра после дефиса обозначает максимальную тактовую частоту контроллера. Фирма- производитель ATMEL рекомендует использовать контроллеры ATMega16A (именно с буквой «А») и в корпусе TQFP, то есть, вот такие: ATMega16A-AU, хотя в нашем устройстве будут работать все вышеперечисленные экземпляры, что и подтвердила практика. Типы корпусов отличаются также и количеством выводов (40 или 44) и их назначением. На рис.4 изображена принципиальная схема блока управления для МК в корпусе DIP.
Резистор R8 –керамический или проволочный, мощностью не менее 10 Вт, R12- 7-10Вт. Все остальные- 0.125Вт. Резисторы R5,R6,R10 и R11 нужно применять с допустимым отклонением 0.1-0.5%. Это очень важно! От этого будет зависеть точность измерений и, следовательно, правильная работа всего устройства.
Транзисторы T1 и Т1 желательно применять такие, как указаны на схеме. Но если придется подбирать замену, то необходимо учитывать, что они должны открываться напряжением на затворе 5В и, конечно же, должны выдерживать ток не ниже 10А. Подойдут, например, транзисторы с маркировкой 40N03GР, которые иногда используются в тех же БП формата АТХ, в цепи стабилизации 3.3В.
Диод Шоттки D2 можно взять из того же БП, из цепи +5В, которая у нас не используется. Элементы D2, Т1 иТ2 через изолирующие прокладки размещаются на одном радиаторе площадью 40 квадратных сантиметров. Буззер EP1- со встроенным генератором, на напряжение 8-12 В, громкость звучания можно подрегулировать резистором R13.
Жидкокристаллический индикатор – Wh2602 или аналогичный, на контроллере HD44780, KS0066 или совместимых с ними. К сожалению, эти индикаторы могут иметь разное расположение выводов, так что, возможно, придется разрабатывать печатную плату под свой экземпляр
Программа
Управляющая программа содержится в папке «Программа» Конфигурационные биты (фузы) устанавливаются следующие:
Запрограммированы (установлены в 0):
CKSEL0
CKSEL1
CKSEL3
SPIEN
SUT0
BODEN
BODLEVEL
BOOTSZ0
BOOTSZ1
все остальные — незапрограммированы (установлены в 1).
Наладка
Итак, блок питания переделан и выдает напряжение около 10В. При подключении к нему исправного блока управления с прошитым МК, напряжение должно упасть до 0.8..15В. Резистором R1 устанавливается контрастность индикатора. Наладка устройства заключается в проверке и калибровке измерительной части. Подключаем к клеммам аккумулятор, либо блок питания напряжением 12-15В и вольтметр. Заходим в меню «Калибровка». Сверяем показания напряжения на индикаторе с показаниями вольтметра, при необходимости, корректируем кнопками «<» и «>». Нажимаем «Выбор». Далее идет калибровка по току при КУ=10. Теми же кнопками «<» и «>» нужно выставить нулевые показания тока. Нагрузка (аккумулятор) при этом автоматически отключается, так что ток заряда отсутствует. В идеальном случае там должны быть нули или очень близкие к нулю значения. Если это так, это говорит о точности резисторов R5,R6,R10,R11,R8 и хорошем качестве дифференциального усилителя. Нажимаем «Выбор». Аналогично — калибровка для КУ=200. «Выбор». На дисплее отобразится «Готово» и через 3 сек. устройство перейдет в главное меню.
Калибровка окончена. Поправочные коэффициенты хранятся в энергонезависимой памяти. Здесь стоит отметить, что если при самой первой калибровке значение напряжения на ЖКИ сильно отличается от показаний вольтметра, а токи при каком — либо КУ сильно отличаются от нуля, нужно применить (подобрать) другие резисторы делителя R5,R6,R10,R11,R8, иначе в работе устройства возможны сбои. При точных резисторах (с допуском 0,1-0,5%) поправочные коэффициенты равны нулю или минимальны. На этом наладка заканчивается. Если же напряжение или ток зарядного устройства на каком-то этапе не возрастает до положенного уровня или устройство «выскакивает» в меню, нужно ещё раз внимательно проверить правильность доработки блока питания. Возможно, срабатывает защита.
Весь материал одним архивом можно скачать здесь

И в заключение, несколько фото.

Расположение элементов в корпусе блока питания:

Готовая же конструкция может выглядеть так:

так:

или даже так:

Желаю всем удачи!”>

Зарядное устройство

Устройство для заряда электрических аккумуляторов энергией внешнего источника

14.02.2013

Зарядка телефона от одной батарейки

Простое устройство, которое поможет зарядить телефон вдали от розетки. Легкое и простое в исполнении. Данное устройство питается от одной пальчиковой батарейки, и может заряжать маломощные гаджеты: телефон, GPS, фонарик, фотоаппарат и т.д.

Автор: Александр Найденов

30 3

_[4]

Похожие статьи: 11.03.2013

ЗУ от солнечной батареи

Простое устройство позволяющее зарядить любой маломощный гаджет. Также устройство снабжено солнечным элементом, который может зарядить аккумулятор в устройстве.

Автор: Александр Найденов

2 4.2

_[3]

Похожие статьи: 23.03.2013

Контроллер заряда солнечной батареи на LTC4357

Если солнечная панель не выдает достаточной мощности (к примеру в темное время суток), то ток от аккумулятора начинает течь обратно в солнечную панель. Одним из простейших и популярных решений является использование диода, включенного последовательно, который предотвращает обратное протекание тока. Однако тут возникает проблема небольшого падения напряжения на диоде, тем самым уменьшается напряжение для зарядки аккумулятора. В представленной ниже схеме контроллера заряда солнечной батареи этот недостаток исключен, для этого используется микросхема LTC4357

Автор: noauthor

3 0

_[0] 02.09.2013

Модернизация мощного фонаря на светодиод 5 Ватт

Электронная начинка фонаря должна включать в себя драйвер мощного светодиода и контроллер заряда/разряда аккумулятора. Задача драйвера – обеспечивать стабильный ток на светодиоде. Задача контроллера заряда – обеспечить правильный режим заряда аккумулятора. Задача контроллера разряда – отключить аккумулятор от нагрузки при снижении напряжения ниже установленного предела, для предотвращения глубокого разряда.

Автор: hax

18 5

_[1] 2012 г.

Ступенчатое зарядно-разрядное устройство

Аккумулятор в автомобиле или в стационарной установке со временем приходит в негодность и не в состоянии отдать стартовый ток. Сульфат свинца, создавая высокое внутреннее сопротивление, препятствует выходу тока из внутренних слоёв пластин.

Автор: Коновалов В.

9 0

_[0]

Похожие статьи: 2012 г.

Надежное ЗУ с тиристорным управлением

Представлена схема зарядного устройства с тиристорным управлением, которое осуществляется сдвигом фаз. Схема проста. Всю конструкцию я монтировал на обыкновенном оргалите включая и конденсатор (10мкф 100в).

Автор: Redxxx

26 0

_[0]

Похожие статьи: 2002 г.

Зарядно-десульфатирующий автомат для автомобильных аккумуляторов

Давно уже известен тот факт, что заряд электрохимических источников питания асимметричным током, при соотношении Iзар : Iразр = 10:1, в частности кислотных аккумуляторов, приводит к устранению сульфатации пластин в батарее, т.е. к восстановлению их емкости, что, в свою очередь, продлевает срок службы батареи.

Автор: Сорокин А.

23 0

_[0]

Похожие статьи: 2002 г.

Зарядное устройство для стартерных батарей аккумуляторов

Простейшее ЗУ для автомобильных и мотоциклетных аккумуляторных батарей, как правило, состоит из понижающего трансформатора и подключенного к его вторичной обмотке двухполупериодного выпрямителя. Последовательно с батареей включают мощный реостат для установки необходимого зарядного тока. Однако такая конструкция получается очень громоздкой и излишне энергоемкой, а другое способы регулирования зарядного тока обычно ее существенно усложняют.

Автор: Таланов Н., Фомин В.

0 0

_[0]

Похожие статьи:

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов на Atmega 16.

Как то проходил я мимо аккумуляторной комнаты на работе. Проходя возле двери, почувствовал запах тухлых яиц. Так было несколько раз. Я спросил у мужиков, что за ядерная вонь? Они сказали, что сероводород из батарей так пованивает. Заглянул я туда и увидел что стоят пару батарей на зарядке и кипят как суп в кастрюле. Оказывается некоторые пользователи автомобилей оставляют свои батареи на ночь на зарядку и идут баиньки. А там пусть все огнем горит.

С одной стороны откуда пользователь знает, что там за зарядное и как оно работает? К тому же эти зарядники общественные, ну то есть колхозные. А колхозное, часто качественным не бывает. Разобрал я один зарядник и увидел, что там стоит трансформатор и диодный мост. Это все что там было. Конечно при такой схеме батарея будет кипеть. Ну вот и решили я грохнуть эти зарядные и сделать что то получше.

Начал рыть интернет, скачал пару книг. Посмотрел теорию. Схем зарядных устройств валом. Но большинство из них 70х годов. Сделаны как правило на транзисторах. В более продвинутых еще тиристоры есть. Все это очень скучно, серо и уныло. Есть так же схемы на микроконтроллерах, это уже интересней. Можно данные на LCD дисплей вывести, разные органы управления замутить. Но мне захотелось изобрести свой велосипед. Творчество как никак. Вот я и склепал с десяток зарядников по такой схеме. 8 ампер выжимают. Этого хватит за глаза. Схема в нормальном качестве лежит в архиве в конце статьи.

Это было правда года 4 назад. Этими зарядниками до сих пор пользуются.

Одна из целей, собрать из того что было под рукой. Корпуса использовал из под старых зарядников.
Трансформатор использовал от списанных, сгоревших бесперебойников для компьютеров. Так называемых УПСов. Вот он.

Вот его внутренности:

Силовой трансформатор УПСа оказался идеальным по всем параметрам. Вторичная обмотка толстая с «мизинец». Сам трансформатор мощный, сделан качественно, с креплениями. Выходное напряжение 16 — 17 V AC. То что надо. В упсе есть еще второй трансформатор, маленький такой. Я его использовал для питания самой управляющей платы. Причем в нем есть две вторичные обмотки соединенные последовательно. Двухполярное питание для операционников считай уже готово. Прелесть. Диодный силовой мост, тоже был использован из старых зарядников. Охлаждение для тиристора взял из старых материнок для компьютеров. Вентилятор для охлаждения тоже снял со сгоревших китайских импульсных блоков питания, для тех же материнок. Остальную мелочевку, аккуратно выпаял из плат со старых мониторов. Купить только пришлось LCD дисплеи для индикации, энкодеры, ну и парочку мелочевок. Так что большинство деталей наколупал в загашниках. Atmega16 тоже лежали в загашнике. Ее и использовал.

Задачи перед зарядником были поставлены такие:
1. Автоматическое поддержание тока зарядки, изначально выставленным пользователем.
2. Простота в управлении. Один энкодер. Повернул и нажал. Это все.
3. При неправильно подключенной батарее (ошибка полярности), заряд невозможен.
4. Защита от к.з. Если при заряде, вдруг упал ломик на клеммы батареи, зарядник должен вырубится. А батарея, ну уж как получится.
5. Если батарея дохлая, и не может достичь порога 14.4 вольт при зарядке, то программный таймер должен вырубить заряд с соответствующим выводом сообщения не дисплей. Иначе батарея просто выкипит.
6. Зарядник невозможно запустить, пока не будет подключена батарея к клеммам зарядника с соблюдением полярности.
7. Зарядник не должен выходить из строя если к нему подключили батарею не соблюдая полярность.
8. Должен иметься режим «хранение батареи». Предположим ты не планируешь пользоваться батареей в течении пол года. Можно просто подключить батарею к заряднику, поставить на полку и забыть. Зарядник время от времени проверяет напряжение на батарее. И ели оно упало ниже чем например 12.5 вольт, автоматически врубается зарядка малым током 0.5 А.

Пин ADC0 — измеряет ток заряда батареи.
Пин ADC1 — фиксирует скачек тока при к.з.
Пин ADC2 — измеряет напряжение батареи.
Пин AIN1 — фиксирует отсутствие/присутствие батареи.
Пин PB4 — если что не так пошло, врубает защитное реле, которое отключает силовой трансформатор.
К пинам PD0, PD1, PD3 подключен энкодер.
Пин INT0 — ловит прохождение синусоиды после диодного моста, через нулевую точку. Зная когда эта точка появляется, можно легко вычислить когда надо включить тиристор. А вырубается тиристор сам, в точке указанной ниже на схеме.

Немного о теории заряда автомобильных аккумуляторов:

1. Батарея считается заряженной на 100% когда на ней 12.9 вольт.

2. Если на батарее 10.8 вольт, то она разряжена на 100%. Дальнейшее хранение или эксплуатация приведет с сульфатации пластин. Этот процесс фактически необратим. Если пластины засульфатированы, то такая батарея уже мусор. Существуют конечно такие спец зарядники, которые специальной импульсной формой тока как бы десульфатируют пластины. Но сами понимаете батарея уже будет не та. Так что если на батарее 12 вольт или ниже, то бегом ноги в руки и заряжать.

3. Зарядник в процессе заряда должен довести батарею до 14.4 вольта. Это так называемая точка закипания электролита. Когда эта точка достигнута, заряд еще не закончен. Далее надо плавно убавлять ток заряда. Убавили, подождали, пока опять не будет 14.4 вольта. Потом снова убавили. И так пока ток заряда не достигнет меньше 0.5 ампера. Ну а там уже можно вырубить.

4. Для батареи всегда более эффективна зарядка малым током. Это дольше по времени, но зато батарея целее будет. И при таком заряде она зарядится максимально. Так что гнаться за большими токами заряда не стоит. Большие токи оправданы в том случае, если вам надо срочно ехать, а батарея сдохла. Тогда можно конечно влупить 20А но не на слишком большой срок. Это реанимирует батарею и стартер она провернет. Опять таки, для батареи с большой емкостью этот ток еще ничего, с малой уже чего. Ток заряда выбирается делением емкости батареи на 10. Если у вас емкость 65 А/ч, значит начальный ток заряда можно установить 6.5А.

Наблюдал такую картину:
Утро, мороз -30. У мужика за ночь батарея при таком минусе, чета емкость потеряла. Он подключил к ней пуско-зарядное устройство. Нажал «пуск», батарея треснула. Так что с такими реанимирующими режимами поосторожнее. Фактически батарея это мощный резистор с малым сопротивлением. Если батарея новая, то ее внутреннее сопротивление может быть меньше ома. Когда стареет, то сопротивление увеличивается. Если в такой резистор пытаться впихнуть 70А, последствия могут быть необратимы.

Вот график заряда батареи моим зарядником для батареи 65 А/ч.

Если посмотреть на оциллограмму работы тиристора, то увидим такую картину.
Красная зона, это и есть та временная часть, когда осуществляется заряд батареи.Получается когда открывается тиристор, батарея подкорачивает вторичную обмотку на себя. И напруга на обмотке падает до напряжения на батарее. Из-за этого трансформатор в красном диапазоне может входить в насыщение. И начинать нехило греться. Поэтому лучше брать транс по мощнее. Если нет такого, тоже можно выкрутиться из ситуации. Тиристор надо открывать попозже. Тогда красная зона заряда будет поменьше. Нагрев уменьшится, но и токи заряда будут меньше. Как раз таки двигая точку открытия тиристора по синусоиде, регулируем ток заряда батареи. Драйвер работы с дисплеем писал с нуля.

Вообще ничего не мешает, перекроить схему по желанию, что нибудь выкинуть или добавить. Ну и прошивку самому написать. Творчество великое дело.

Прошивку накатал на ассемблере в AvrStudio 4.19. Весь проект на асме и схема в нормальном качестве лежит в топике.

Недостатки:
1. Тяжелый. Можно вместо гантелей использовать. Если долбанет по ноге, ногти сразу отлетят. На импульсной схеме полегче был бы.
2. Если покупать детали с нуля, то дорого выйдет. Дешевле купить готовый. С другой стороны когда делаешь сам, то сделаешь то, что тебе самому надо. + творчество и + кайф пусконаладочных работ.
3. Из-за конденсатора(интегрирующая цепочка) на ноге ADC0 есть некоторая инерционность работы зарядника. Но без него никак. Но по сути работе это не мешает.
4.… остальные пункты сами добавите.

Достатки:
1. Творчество.
2. Развитие умственных способностей.
3. Повышения уровня знаний в том как работают те или иные электронные приборы. В частности тиристор, LCD дисплей, аппаратные узлы микроконтроллера и др. Если просто купить готовый, то этого никогда не узнаешь. Ну только если из книг, но это сухая теория. А здесь тебе и практика и польза колхозу.
4. Как выше говорилось, кайф пусконаладочных работ.
5.… остальные пункты сами добавите.

Вот две книженции выкладываю.
Зарядно пусковые устройства.zip — 2005г.
Зарядные устройства.zip — 2005г.
Но судя ниже из комментария clawham ни в коем случае их не скачивайте. Потому что там все схемы тупо кипятильные. Ну и моя схема в статье тоже тупо кипятильная. Только то зарядное которое он спроектировал, является самым правильным, но он с ним не хочет делиться.

Или вот такое на 24 вольта 15А.

А недавно я собрал вот такое зарядное на импульсном блоке питания

Интеллектуальное зарядное устройство на базе микроконтроллера

: 9 шагов (с изображениями)

Теперь давайте посмотрим на работу схемы. Схема прилагается в формате pdf в файле BIN.pdf.

Входное напряжение схемы может быть 19/20 В. Я использовал старое зарядное устройство для ноутбука, чтобы получить 19 В.

J1 – это концевой соединитель для подключения схемы к источнику входного напряжения. Q1, D2, L1, C9 образуют понижающий преобразователь. Что, черт возьми, это ??? Это в основном понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный.В преобразователях этого типа можно достичь желаемого выходного напряжения, варьируя рабочий цикл. Если вы хотите узнать больше о понижающих преобразователях, посетите эту страницу, но, честно говоря, они полностью отличаются от теории. L1 и C9 для моих требований потребовалось 3 дня проб и ошибок. Если вы собираетесь заряжать разные батареи, возможно, эти значения изменятся.

Q2 – управляющий транзистор для силового полевого МОП Q1.R1 – резистор смещения для Q1.Мы будем подавать ШИМ-сигнал в базу Q2 для управления выходным напряжением. C13 – это развязывающий колпачок.

Теперь выходной сигнал подается на Q3. Можно задать вопрос: «Какая здесь польза от Q3 ??». Ответ довольно прост: он действует как простой переключатель. Каждый раз, когда мы будем измерять напряжение аккумулятор, мы отключим Q3, чтобы отключить выход напряжения зарядки от понижающего преобразователя. Q4 является драйвером для Q3 с резистором смещения R3.

Обратите внимание, что в тракте есть диод D1.Что делает диод здесь, на пути? Этот ответ также очень прост: всякий раз, когда цепь будет отключена от входного питания, когда батарея подключена к выходу, ток от батареи будет течь в обратном направлении через диоды корпуса MOSFET Q3 и Q1 и, таким образом, U1 и U2 будут получать напряжение батареи на своих входах и питать схему от напряжения батареи. Чтобы избежать этого, используется D1.

Затем выходной сигнал D1 подается на вход датчика тока (IP +), который является датчиком тока базы i на эффекте Холла.Часть датчика тока и выходная часть изолированы. Выход датчика тока (IP-) затем подается на батарею. Здесь R5, RV1, R6 образуют схему делителя напряжения для измерения напряжения батареи / выходного напряжения.

АЦП atmega8 используется здесь для измерения напряжения и тока батареи. АЦП может измерять максимум 5 В. Но мы будем измерять максимум 20 В (с некоторым запасом). Чтобы снизить напряжение до диапазона АЦП, используется делитель напряжения 4: 1. потенциометр (RV1) используется для точной настройки / калибровки.Обсуду позже. С6 – это разъединяющий колпачок.

Выход датчика тока ACS714 также подан на вывод ADC0 atmega8. Через этот датчик ACS714 мы будем измерять ток. У меня есть коммутационная плата от pololu версии 5A, и она действительно отлично работает. этап о том, как измерить ток.

ЖК-дисплей представляет собой обычный ЖК-дисплей 16×2. Используемый здесь ЖК-дисплей настроен в 4-битном режиме, поскольку количество выводов atmega8 ограничено. RV2 – это потенциометр для регулировки яркости ЖК-дисплея.

Atmega8 работает на частоте 16 МГц с внешним кристаллом X1 с двумя развязывающими конденсаторами C10 / 11.Блок АЦП atmega8 получает питание через вывод Avcc через катушку индуктивности 10 мкГн. C7, C8 – это развязывающие колпачки, подключенные к Agnd. Поместите их как можно ближе к Avcc и Aref соответственно при сборке печатной платы. Обратите внимание, что вывод Agnd является не показан на схеме. Вывод Agnd будет подключен к земле.

Я настроил АЦП atmega8 на использование внешнего Vref, то есть мы будем подавать опорное напряжение через вывод Aref. Основная причина этого – достижение максимально возможной точности считывания.Внутреннее опорное напряжение 2,56 В не так уж и велико в avrs, поэтому я настроил его внешне. Теперь вот что нужно заметить. 7805 (U2) питает только датчик ACS714 и вывод Aref atmega8. Поддерживайте оптимальную точность. ACS714 дает стабильное выходное напряжение 2,5 В., когда через него не протекает ток. Но, скажем, если напряжение питания ACS714 будет понижено (скажем, 4,7 В), то выходное напряжение отсутствия тока (2,5 В. ) также будет понижен, и это создаст несоответствующее / ошибочное текущее чтение.Кроме того, поскольку мы измеряем напряжение относительно Vref, опорное напряжение на Aref должно быть стабильным и безошибочным, поэтому нам нужны стабильные 5 В.

Если мы запитаем ACS714 и Aref от U1, который питает atmega8 и ЖК-дисплей, то на выходе U1 будет существенное падение напряжения и показания силы тока и напряжения будут ошибочными. Вот почему U2 используется здесь для устранения ошибка при подаче стабильного 5В только на Aref и ACS714.

S1 нажимается для калибровки показания напряжения.S2 зарезервирован для использования в будущем. Вы можете добавить / не добавлять эту кнопку по своему усмотрению.

% PDF-1.3 % 503 0 объект > эндобдж xref 503 113 0000000016 00000 н. 0000002630 00000 н. 0000002785 00000 н. 0000002925 00000 н. 0000002981 00000 н. 0000003012 00000 н. 0000003069 00000 н. 0000004335 00000 н. 0000004509 00000 н. 0000004576 00000 н. 0000004697 00000 н. 0000004789 00000 н. 0000004958 00000 н. 0000005030 00000 н. 0000005186 00000 п. 0000005342 00000 п. 0000005497 00000 н. 0000005646 00000 н. 0000005801 00000 п. 0000005959 00000 н. 0000006112 00000 п. 0000006252 00000 н. 0000006389 00000 п. 0000006542 00000 н. 0000006681 00000 п. 0000006821 00000 н. 0000006957 00000 н. 0000007093 00000 п. 0000007188 00000 п. 0000007283 00000 н. 0000007376 00000 н. 0000007470 00000 н. 0000007564 00000 н. 0000007658 00000 н. 0000007752 00000 н. 0000007846 00000 н. 0000007940 00000 п. 0000008034 00000 н. 0000008128 00000 н. 0000008222 00000 п. 0000008316 00000 н. 0000008410 00000 н. 0000008504 00000 н. 0000008598 00000 н. 0000008692 00000 н. 0000008786 00000 н. 0000008880 00000 н. 0000008974 00000 н. 0000009068 00000 н. 0000009162 00000 п. 0000009257 00000 н. 0000009352 00000 н. 0000009447 00000 н. 0000009542 00000 н. 0000009637 00000 н. 0000009732 00000 н. 0000009827 00000 н. 0000009922 00000 н. 0000010017 00000 п. 0000010112 00000 п. 0000010207 00000 п. 0000010302 00000 п. 0000010397 00000 п. 0000010492 00000 п. 0000010587 00000 п. 0000010682 00000 п. 0000010777 00000 п. 0000010872 00000 п. 0000010967 00000 п. 0000011062 00000 п. 0000011157 00000 п. 0000011252 00000 п. 0000011347 00000 п. 0000011442 00000 п. 0000011537 00000 п. 0000011632 00000 п. 0000011727 00000 п. 0000011822 00000 п. 0000011917 00000 п. 0000012012 00000 н. 0000012107 00000 п. 0000012202 00000 п. 0000012297 00000 п. 0000012392 00000 п. 0000012487 00000 п. 0000012582 00000 п. 0000012677 00000 п. 0000012772 00000 п. 0000012867 00000 п. 0000012962 00000 п. 0000013057 00000 п. 0000013152 00000 п. 0000013309 00000 п. 0000023941 00000 п. 0000024059 00000 п. 0000024709 00000 п. 0000024832 00000 п. 0000025409 00000 п. 0000025639 00000 п. 0000025840 00000 п. 0000026421 00000 п. 0000030083 00000 п. 0000031181 00000 п. 0000031422 00000 п. 0000031533 00000 п. 0000034433 00000 п. 0000034545 00000 п. 0000034748 00000 п. 0000034859 00000 п. 0000034977 00000 п. 0000035095 00000 п. 0000003110 00000 н. 0000004312 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 504 0 объект > эндобдж 505 0 объект a_

(PDF) Усовершенствованное зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов на базе микроконтроллера

Бен Фестус; Усовершенствованное зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов на базе микроконтроллера

267

и R30 используются для установки зарядных токов для аккумулятора в зависимости от заряжаемого аккумулятора.Если заряжается батарея

12 В, переключатель замыкается, и параллельная комбинация резисторов R28, R26 и R30

дает зарядный ток около 1000 мА. Но если аккумулятор 6 В должен заряжаться, переключатель разомкнут, и параллельная комбинация резисторов R26 и R30

дает ток зарядки около 300 мА.

OP-A3 разработан как ограничитель тока для цепи зарядки с выходом, переключенным на высокий уровень, когда ток

составляет около 0.1С. AD-4 используется для контроля уровня заряда батареи блоком АЦП

микроконтроллера. Схема делителя напряжения используется для уменьшения напряжения на AD-4 примерно до 5 В

, поскольку микроконтроллер хорошо работает в пределах этого напряжения и хаотично ведет себя при более высоких напряжениях.

На рисунке 5 показана схема индикатора состояния постоянной зарядки и заряда аккумулятора, а также подключения микроконтроллера

. Когда напряжение на неинвертирующих клеммах больше, чем на инвертирующей клемме OP-

A4, это означает, что батарея заряжается, и поэтому выходной сигнал OP-A1 высокий, что приводит к прямому смещению базы

транзистора T2, который в свою очередь включает светодиод зарядки D2 и отправляет цифровой логический сигнал High через

AD-2 на микроконтроллер для последующего отображения на ЖК-экране.Точно так же, когда напряжения на инвертирующих и неинвертирующих клеммах

OP-A4 равны, выход OP-A1 будет переключен на низкий уровень, и транзистор T1

будет проводить, таким образом, вызывая светодиод плавающего заряда и вывод AD-1 микроконтроллера. должен быть переключен

High, который впоследствии включает светодиод D1, а также отображает сообщение о плавающем заряде на ЖК-дисплее

На рисунке 6 две схемы, первая представляет собой простую схему, предназначенную для контроля полярности подключения батареи

на клеммах зарядки.Эта схема была включена из-за того, что подключение

неправильной полярности сокращает срок службы батареи, тем самым значительно снижая ее эффективность. При неправильной полярности батареи

включается светодиод D5, и AD-A3 отправляет на микроконтроллер логин HIGH, который уведомляет пользователя

о неправильном подключении. Это также заставляет транзистор T3 проводить, а микроконтроллер предотвращает

зарядку батареи до тех пор, пока полярность подключения не будет исправлена пользователем.Вторая схема на рисунке 6

спроектирована как селектор напряжения зарядки, выбор которого определяется в зависимости от заряженной батареи

На рисунке 7 показан блок контроллера заряда устройства, который выполняется микроконтроллером, чья активность

управляется с помощью программного алгоритма, показанного на рисунке 2, для управления выводом сообщений на ЖК-дисплей

, а также для отслеживания состояния зарядки и другие интересующие параметры заряжаемого аккумулятора.Микроконтроллер

работает от напряжения 5В. Когда зарядное устройство включено, микроконтроллер

сканирует зарядные клеммы и уведомляет пользователя, если к клеммам не подключена никакая батарея. Если полярность

подключена неправильно, контроллер обнаруживает, что это отображает ее на ЖК-экране. Когда аккумулятор

заряжается, контроллер вычисляет процент заряда с помощью встроенной в него программы и отображает это значение на ЖК-экране.Контроллер также определяет состояние плавающего режима, а также состояние полного заряда аккумулятора, и

отображает то же самое на ЖК-экране.

Для зарядного устройства был изготовлен металлический корпус, а для силового транзистора

PT использовались большие радиаторы, которые должны были нагреваться во время использования, учитывая зарядный ток, используемый в

, заряжающий аккумулятор, особенно когда аккумулятор 12 В взимается. На Рисунке 9 показана установка полной конструкции

2.4 Разработка печатных плат (PCB)

Для эффективной работы и коммерческой жизнеспособности улучшенного зарядного устройства, разработанного в этой работе

, была разработана печатная плата для зарядного устройства. Express PCB (доступная как бесплатная программа для проектирования печатных плат

в Интернете) использовалась для построения схем соединений печатной платы, показанных на рисунке 8.

При изготовлении печатной платы для этой работы использовался метод лазерного переноса тонера и глажки, в то время как Хлорид железа

использовался для вытравливания нежелательной меди с платы, оставляя только след или контур переноса тонера.

Раствор олова использовался, чтобы стереть следы тонера с платы, чтобы обнажить медные соединения.

Впоследствии с помощью сверлильного станка проделали отверстия для компонентов на плате, после чего электронные компоненты

были уложены и припаяны к плате.

Как разработать приложение для зарядного устройства

Аннотация: Ноутбуки все чаще требуют сложных алгоритмов и систем зарядки аккумуляторов. В этой статье представлена информация и общие сведения о литий-ионных (Li +), никель-кадмиевых (NiCd) и никель-металл-гидридных (NiMH) батареях и связанных с ними переключаемых и линейных зарядных устройствах на уровне системы.Эти регуляторы напряжения и регуляторы тока управляются внешними микропроцессорами, такими как 8051 или Microchip PIC, и примеры предоставлены с этими контроллерами. Приведен обзор требований к зарядке аккумуляторов с обычным химическим составом с помощью микросхем зарядных устройств Maxim, а также обсуждение компромиссов на уровне системы и советов по проектированию встроенного ПО, а также список технических ресурсов World Wide Web.

В предыдущем выпуске журнала Maxim’s Engineering Journal (том 27) обсуждались новые разработки в области автономных зарядных устройств.В этой второй статье из серии, состоящей из двух частей, рассматриваются проблемы системного уровня при применении микросхем зарядного устройства.

За последние пять лет рыночное давление на портативное оборудование превратило простое зарядное устройство в сложное переключаемое устройство, способное заряжать усовершенствованный аккумулятор за 30 минут. Эта разработка также знаменует собой отход от автономных микросхем зарядных устройств, которые использовались всего несколько лет назад. Некоторые из этих микросхем обладали значительным интеллектом: достаточным для решения сложной задачи быстрой зарядки современных аккумуляторов.

Maxim по-прежнему производит микросхемы автономных зарядных устройств, но в последнее время рыночный спрос изменился. Сегодняшние подсистемы зарядного устройства для аккумуляторов регулируют напряжение и ток зарядки с помощью интеллектуального внешнего микроконтроллера (мкКл), обычно доступного где-либо еще в системе. Такой подход обеспечивает низкую стоимость при работе с большими объемами и обеспечивает максимальную гибкость при адаптации зарядного устройства к конкретному применению.

Когда-то весь необходимый интеллект находился в самой ИС контроллера зарядного устройства, но теперь разработчик системы должен реализовать алгоритм зарядки и написать соответствующую прошивку.В этой статье представлена информация и общие сведения, необходимые для реализации систем зарядных устройств на основе широкого ассортимента микросхем зарядных устройств для аккумуляторов компании Maxim для всех популярных химикатов.

Следующее обсуждение представляет собой обзор требований к зарядке аккумуляторов обычного химического состава с помощью микросхем зарядных устройств Maxim. В нем рассматриваются компромиссы на уровне системы и советы по проектированию микропрограмм, а также перечислены ресурсы всемирной паутины, доступные разработчикам. Обсуждение завершается примерами дизайна, основанными на двух обычных микроконтроллерах: 8051 и Microchip PIC.Любой из примеров может служить основой для дальнейшей разработки схем нестандартного зарядного устройства.

Обзор методов зарядки аккумуляторов

Сегодня на практике используются четыре типа аккумуляторных батарей: никель-кадмиевые (NiCd), металлогидридные никель (NiMH), гелеобразные свинцово-кислотные (PbSO4) и литий-ионные (Li +). Компромиссы, которые необходимо сделать между этими химическими составами, выходят за рамки данной статьи, но раздел Ссылки предоставляет доступ к такой информации.

Осторожно: обратитесь к производителю батареи за конкретными рекомендациями.Информация, представленная здесь, предназначена только для обзора требований к зарядке для элементов различного химического состава.

В этом разделе описываются общие методы зарядки и ограничения для четырех стандартных химикатов. Дополнительные сведения и справочную информацию см. В таблицах данных Maxim и других справочных материалах, цитируемых в конце статьи.

Быстрая зарядка аккумулятора имеет несколько фаз, как поясняется в тексте и на диаграмме состояний для стандартного зарядного устройства ( Рисунок 1 ).

Рис. 1. Общая диаграмма состояния зарядного устройства.

Инициализация

Хотя инициализация не является частью самой процедуры зарядки, она является важным этапом процесса. Зарядное устройство инициализируется и выполняет собственное самотестирование. Зарядка может быть прервана из-за сбоя питания и последующей повторной инициализации. Без интеллектуальной батареи или какого-либо энергонезависимого хранилища с меткой времени такие события могут происходить незамеченными. Большинство зарядных устройств полностью переинициализируются после сбоя питания.Если перезарядка является проблемой, зарядное устройство может затем выполнить специальную последовательность самотестирования, чтобы определить, заряжена ли уже батарея. Например, аккумулятор, присутствующий при включении питания, должен вызвать такое действие.

Некоторые обстоятельства могут позволить этой инициализации вызвать проблемы с зарядкой. Зарядное устройство с фиксированным временем, например, заряжает аккумулятор в течение фиксированного интервала в четыре часа. Если сбой питания происходит через три часа 59 минут после зарядки, зарядное устройство начинает еще одну четырехчасовую зарядку, обеспечивая четырехчасовую перезарядку аккумулятора.Такое лечение может повредить аккумулятор, и это одна из причин, по которой фиксированная зарядка используется редко. В этом примере также показано, почему зарядное устройство должно контролировать температуру батареи или использовать другие методы подключения в качестве резервной меры.

Квалификация ячейки

На этом этапе процедуры зарядки определяется, когда аккумулятор установлен и можно ли его заряжать. Обнаружение ячеек обычно выполняется путем поиска напряжения на клеммах зарядного устройства при выключенном источнике зарядного устройства, но этот метод может создать проблему, если элементы были подвергнуты глубокому циклическому циклу и вырабатывают небольшое напряжение.В качестве альтернативы зарядное устройство часто ищет термистор или закорачивающую перемычку, а не сам элемент. Наличие этого оборудования также может служить для идентификации аккумуляторной батареи. Интеллектуальные батареи, с другой стороны, осуществляют обширный обмен последовательными данными с аккумуляторной батареей, обычно обеспечивая все необходимые параметры зарядки по специализированному протоколу, подобному I²C, который называется шиной управления системой (SMBus ™).

Как только зарядное устройство определяет, что элемент установлен, оно должно определить, исправен ли элемент.Во время этой подфазы (квалификации) ячейка проверяется на базовое функционирование: разомкнутое, закороченное, горячее или холодное. Чтобы проверить, является ли элемент заряжаемым, некоторые зарядные устройства, особенно свинцово-кислотные, применяют легкий зарядный ток (примерно одну пятую от быстрой скорости) и позволяют элементу за фиксированное время достичь заданного напряжения. Этот метод позволяет избежать проблемы ложных браковок для батарей PbSO4 с глубоким циклом и с одобрения производителя батарей, он также может быть использован для других химикатов.

Проверка температуры окружающей среды и температуры элементов также является частью этапа аттестации. Когда зарядное устройство обнаруживает высокую или низкую температуру, оно обычно ждет в течение заданного интервала времени, пока температура не вернется к номинальному значению. Если этого не происходит в отведенное время, зарядное устройство снижает зарядный ток. Это, в свою очередь, снижает температуру батареи, что увеличивает эффективность. Наконец, клетки проверяются на наличие открытых и коротких замыканий. Открытые ячейки легко обнаруживаются, но индикация закороченных ячеек требует подтверждения, чтобы избежать ложной индикации отказа.Если все эти проверки удовлетворительны, аккумулятор можно заряжать, и состояние повышается, как показано на рисунке 1.

Фаза предварительной подготовки (необязательно)

Некоторые зарядные устройства (в первую очередь для никель-кадмиевых аккумуляторов) включают дополнительную фазу предварительной подготовки, на которой аккумулятор полностью разряжается перед подзарядкой. Полная разрядка снижает уровень напряжения каждой батареи до 1 В на элемент и устраняет дендритные образования в электролите, которые вызывают то, что часто ошибочно называют эффектом памяти.Этот так называемый эффект памяти относится к наличию дендритных образований, которые могут сократить срок службы элемента, но полный цикл заряда и разряда иногда устраняет проблему.

Предварительная подготовка может выполняться перед каждой зарядкой или может следовать за индикацией (тестом под нагрузкой или другой операцией), что остается более половины заряда элемента. Предварительная подготовка может длиться от одного до десяти часов. Обычно не рекомендуется разряжать аккумулятор менее чем за час. Быстрое предварительное кондиционирование поднимает практическую проблему: что делать с теплом, рассеиваемым нагрузочным резистором.Также обычно не рекомендуется предварительное кондиционирование более десяти часов, если оно не может быть инициировано вручную при обнаружении снижения мощности. Путаница и непонимание окружают никель-кадмиевый «эффект памяти», поэтому разработчику не следует помещать кнопку на зарядном устройстве, чтобы нейтрализовать его.

Фаза и завершение быстрой зарядки

Используемые методы быстрой зарядки и завершения зависят от химического состава ячейки и других конструктивных факторов. Следующее обсуждение посвящено методам быстрой зарядки, широко используемым в современных аккумуляторных батареях.За конкретными инструкциями и рекомендациями обращайтесь в отдел приложений производителя батарей.

Ячейки NiCd и NiMH

Процедуры быстрой зарядки NiCd и NiMH аккумуляторов очень похожи; они различаются в первую очередь используемым методом прерывания. В каждом случае зарядное устройство подает постоянный ток, отслеживая напряжение батареи и другие переменные, чтобы определить, когда прекратить заряд. Возможны скорости быстрой зарядки, превышающие 2С, но наиболее распространенная скорость составляет около С / 2. Поскольку эффективность зарядки несколько меньше 100%, для полной зарядки со скоростью C / 2 требуется чуть более двух часов.

При подаче постоянного тока напряжение элемента медленно растет и в конечном итоге достигает пика (точки с нулевым наклоном). Зарядка NiMH должна быть прекращена на этом пике (точка 0ΔV). Зарядка NiCd, с другой стороны, должна завершаться в точке за пиком: когда напряжение батареи сначала показывает небольшое снижение (-ΔV) ( Рисунок 2 ). Повреждение элемента может произойти, если быстрая зарядка продолжится после точки подключения любой из батарей.

Рис. 2. Характеристики заряда никель-кадмиевых аккумуляторов при уровне C / 2.

При скорости, превышающей C / 2 (в результате чего время зарядки составляет не более двух часов), зарядное устройство также контролирует температуру и напряжение элемента. Поскольку температура элемента быстро повышается, когда элемент достигает полного заряда, датчик температуры позволяет использовать другой метод завершения. Прерывание на этом положительном температурном склоне называется окончанием ΔT. Другие факторы, которые могут вызвать прерывание, включают время зарядки и максимальное напряжение элемента. В основе хорошо продуманных зарядных устройств лежит сочетание этих факторов.

Примечание : Поскольку определенные эффекты, которые появляются, когда ячейка впервые начинает зарядку, могут имитировать условия завершения, зарядные устройства обычно вводят задержку от одной до пяти минут перед активацией режимов завершения с определением наклона. Кроме того, условия прекращения заряда трудно обнаружить для скоростей ниже C / 8, потому что интересующие наклоны напряжения и температуры (ΔV / Δt и ΔT / Δt) малы и сопоставимы с другими эффектами системы. В целях безопасности во время быстрой зарядки аппаратное и программное обеспечение в этих системах всегда должно ошибаться на стороне завершения или .

Литий-ионные элементы

Зарядка литий-ионных аккумуляторов отличается от никелево-химических схем зарядки. Для обеспечения максимального хранения энергии безопасным способом может последовать дозаправка. Зарядные устройства Li + регулируют свое зарядное напряжение с точностью лучше, чем 0,75%, а их максимальная скорость зарядки устанавливается с ограничением тока, как и у настольного источника питания ( Рисунок 3 ). Когда начинается быстрая зарядка, напряжение элемента низкое, а зарядный ток принимает предельное значение по току.

Рис. 3. Зависимость напряжения Li + аккумулятора от зарядного тока.

Напряжение аккумулятора медленно растет во время зарядки. В конце концов, ток снижается, и напряжение повышается до уровня плавающего напряжения 4,2 В на элемент (, рис. 4, ).

Рис. 4. Профиль зарядки Li + аккумулятора.

Зарядное устройство может прекратить зарядку, когда аккумулятор достигает своего постоянного напряжения, но этот подход игнорирует операцию доливки. Один из вариантов – запустить таймер при достижении напряжения холостого хода, а затем прекратить зарядку после фиксированной задержки.Другой метод – контролировать ток зарядки и отключать его на низком уровне (обычно 5% от предельного значения; некоторые производители рекомендуют более высокий минимум 100 мА). Этой технике часто следует цикл долива.

За последние несколько лет произошли улучшения в Li + аккумуляторах, зарядных устройствах и в нашем понимании химического состава аккумуляторов. Самые ранние аккумуляторы Li + для потребительских приложений имели недостатки, влияющие на безопасность, но эти проблемы не могут возникнуть в современных хорошо спроектированных системах.Рекомендации производителей не являются ни статичными, ни полностью последовательными, и аккумуляторы Li + продолжают развиваться.

Свинцово-кислотные клетки

Батареи PbSO4 обычно заряжаются либо методом ограничения тока, либо более распространенным и, как правило, более простым методом ограничения напряжения. Метод зарядки с ограничением по напряжению аналогичен тому, который используется для аккумуляторов Li +, но высокая точность не так важна. Для этого требуется источник напряжения с ограничением по току, установленный на уровне несколько выше, чем напряжение холостого хода ячейки (около 2.45 В).

После операции предварительной подготовки, которая гарантирует, что аккумулятор будет заряжаться, зарядное устройство начинает быструю зарядку и продолжает до тех пор, пока не достигнет минимального зарядного тока. (Эта процедура аналогична зарядке Li +). Затем быстрая зарядка прекращается, и зарядное устройство применяет заряд для обслуживания в размере V _FLOAT (обычно около 2,2 В). Ячейки PbSO4 позволяют поддерживать это постоянное напряжение в течение неопределенных периодов времени (, рис. 5, ).

Рисунок 5.Профиль зарядки аккумулятора PbSO4.

При более высоких температурах ток быстрой зарядки для батарей PbSO4 должен быть уменьшен в соответствии с типичным температурным коэффициентом 0,3% на градус Цельсия. Максимальная температура, рекомендуемая для быстрой зарядки, составляет около 50 ° C, но поддерживающая зарядка обычно может продолжаться при температуре выше этой.

Дополнительная дозаправка (все химические соединения)

Зарядные устройства для всех химикатов часто включают дополнительную фазу дозаправки. Эта фаза происходит после завершения быстрой зарядки и включает умеренный зарядный ток, который увеличивает аккумулятор до уровня полной зарядки.(Эта операция аналогична заполнению бензобака автомобиля после автоматической остановки насоса.) Дозаправка прекращается при достижении предела в отношении напряжения элемента, температуры или времени. В некоторых случаях дополнительная зарядка может обеспечить срок службы на 5% или даже на 10% больше, чем при стандартной быстрой зарядке. Здесь рекомендуется проявлять особую осторожность: аккумулятор почти полностью заряжен и, следовательно, может быть поврежден из-за перезарядки.

Дополнительный капельный заряд (все химические вещества, кроме Li +)

Зарядные устройства для всех химикатов часто включают дополнительную фазу подзарядки.Эта фаза компенсирует саморазряд батареи. Батареи PbSO4 имеют самую высокую скорость саморазряда (несколько процентов в день), а батареи Li + – самую низкую. Уровень заряда Li + настолько низок, что непрерывная подзарядка не требуется и не рекомендуется. Однако никель-кадмиевые батареи обычно могут принимать постоянный заряд C / 16 на неопределенный срок. Для никель-металлгидридных элементов безопасный непрерывный ток обычно составляет около C / 50, но непрерывная зарядка для никель-металлгидридных элементов не всегда рекомендуется.

Импульсный постоянный ток – это вариант, при котором зарядное устройство выдает короткие импульсы величиной примерно C / 8 с низким рабочим циклом, который обеспечивает типичный средний постоянный ток, равный C / 512.Поскольку импульсная подзарядка применима к обоим химическим составам никеля и хорошо поддается микропроцессорному (микропроцессорному) управлению (микропроцессор) типа включения / выключения, она используется почти повсеместно.

Стандартная система зарядки

Прежде чем рассматривать конкретные реализации схем, разработчики должны ознакомиться с общими блоками и функциями (, рис. 6, ). Все устройства быстрой зарядки должны в той или иной форме включать в себя эти блочные функции. Основной источник питания обеспечивает исходную мощность постоянного тока, обычно от настенного куба или кирпича.Регуляторы тока и напряжения регулируют ток и напряжение, подаваемые на аккумулятор. Для менее дорогих зарядных устройств стабилизатор обычно представляет собой силовой транзистор или другой линейный элемент, который рассеивает мощность в виде тепла. Это также может быть импульсный импульсный источник питания, который включает в себя стандартный диод свободного хода для средней эффективности или синхронный выпрямитель для максимальной эффективности.

Рис. 6. Структурная схема стандартной системы зарядки.

Блоки справа на рисунке 6 представляют различные функции измерения и управления.Аналоговый контур управления током ограничивает максимальный ток, подаваемый на батарею, а контур напряжения поддерживает постоянное напряжение на элементе. (Обратите внимание, что для элементов Li + требуется высокий уровень точности подаваемого зарядного напряжения.)

Вольт-амперная характеристика (ВА) зарядного устройства может быть полностью программируемой или только по току с ограничением напряжения (или наоборот. наоборот). Температура элемента всегда измеряется, и прекращение заряда может быть основано либо на уровне, либо на наклоне этого измерения.Зарядные устройства также измеряют время зарядки, обычно как вычисление в интеллектуальном блоке.

Этот блок обеспечивает интеллект для системы и реализует ранее описанный конечный автомат. Он знает, как и когда прекратить быструю зарядку. В микросхемах автономных зарядных устройств в микросхеме встроен интеллект. В противном случае он находится в микроконтроллере хоста, а другие аппаратные блоки находятся в ИС зарядного устройства. Как упоминалось ранее, эта последняя архитектура является предпочтительной сегодня.

Обзор предложений по зарядным устройствам Maxim

Maxim производит широкий выбор автономных микросхем и микросхем зарядного устройства в виде контроллера.Разнообразие позволяет разработчику системы идти на компромисс между производительностью, функциями и стоимостью. В таблице 1 перечислены эти ИС в зависимости от химического состава поддерживаемых аккумуляторов в порядке их введения, причем самые последние модели находятся вверху.

Таблица 1. Обзор микросхем зарядного устройства Maxim

Контроль

Part	Метод управления	Стандартный режим регулирования **	Характеристики	Химия	Тариф	Метод прекращения оплаты
MAX1647	мкКл, SMBus	Синхронное переключение	Система интеллектуальных аккумуляторов, совместимость с уровнем 2, интеллектуальное зарядное устройство с шиной SMBus, Li +, независимое управление I-V	Все	Запрограммировано	Запрограммировано
MAX1648	Пользователь	Синхронное переключение	Версия MAX1647 с аналоговым управлением, высокоточная коммутация, источник напряжения / напряжения: Li +	Все	Запрограммировано	Запрограммировано
MAX745	ЦАП или автономный	Синхронное переключение	Усовершенствованное, недорогое, переключаемое зарядное устройство Li +, автономное, только Li +	Ли +	Постоянное напряжение, Li +	Li + поплавок
MAX846A	ЦАП или автономный	линейный	Недорогое универсальное зарядное устройство, точный эталон для Li +, поддержка внешнего процессора, сброс и регулятор	Все	Постоянное напряжение, Li +, запрограммированное	Li + поплавок или запрограммированный
MAX1540	ЦАП или автономный	Синхронное переключение	Импульсный источник тока с аналоговым управлением, Li + или универсальный	Li +, NiCd, NiMH	Быстро, струйка, пульс, доливка	Программируемый или автономный Li +
MAX712	Автономный	линейный	Готовый недорогой никель-металлгидридный аккумулятор с режимами согласования, максимальным временем работы и выходами светодиодов.Нет Li +.	NiMH	Быстро, струйкой	0ΔV, максимальное напряжение, максимальная температура, максимальное время
MAX713	Автономный	линейный	Готовый, недорогой никель-кадмиевый корпус с режимами оконечной нагрузки, максимальным временем работы, выходами светодиодов. Нет Li +.	NiCd	Быстро, струйкой	0ΔV, макс. Напряжение, макс. Температура, макс. Время

* Использование ЦАП и микроконтроллера также возможно с типами входа ЦАП.
** Все линейные типы могут использоваться в гистерезисном режиме переключения для повышения эффективности.

Выбор между линейным и импульсным регулированием является важным дизайнерским решением. Линейный режим менее затратный, но он рассеивает мощность и нагревается. Нагрев может не быть проблемой для больших настольных зарядных устройств, но может быть неприемлемым для небольших систем, таких как ноутбук. Стабилизаторы с синхронным переключением обеспечивают наивысший КПД (в диапазоне от середины 90%), что делает их подходящими для самых маленьких систем, включая сотовые телефоны. Некоторые из перечисленных несинхронных переключаемых схем также обладают разумной эффективностью.Кроме того, большинство линейных частей можно использовать в умеренно эффективном гистерезисном режиме переключения. (Подробности см. В соответствующем техническом паспорте.)

Уровень автономности зарядного устройства представляет собой другое дизайнерское решение. Например, автономные зарядные устройства полностью автономны. MAX712 / MAX713 также имеют выходы управления светодиодами для конечного оборудования пользователя.

Другие устройства могут быть автономными или могут работать с цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП) и микропроцессором. К ним относятся MAX1640 / MAX1641, MAX846A и MAX745.MAX1640, источник тока с ограничением по напряжению, предназначенный в первую очередь для зарядки никель-химических аккумуляторов, включает в себя таймер заряда и схему непрерывного импульса. Он имеет автономные функции и работает с высокоэффективным синхронным импульсным стабилизатором или (для более дешевых приложений) со стандартным переключателем.

И MAX846A, и MAX745 могут работать в автономном режиме при зарядке Li + аккумуляторов, и они включают в себя высокоточное опорное напряжение и независимое управление напряжением и током, необходимое для универсальных контроллеров.MAX846A – это линейный тип, а MAX745 – тип с синхронным переключением. Хотя любой из них может работать отдельно, они обычно работают с микроконтроллером, обеспечивающим ограниченный контроль над процессом зарядки. Светодиодное освещение и прекращение быстрой зарядки обычно инициируются программным обеспечением. MAX846A включает в себя линейный регулятор и выход сброса CPU для микроконтроллера.

Наименее автономными и наиболее гибкими устройствами являются MAX1647 и MAX1648. Они похожи, за исключением того, что MAX1647 имеет встроенные ЦАП и последовательный порт SMBus, а MAX1648 имеет аналоговые входы для управления напряжением и током.MAX1647 – это законченный, последовательно управляемый источник питания постоянного тока с независимыми регистрами напряжения и тока. Способный к обмену данными по SMBus с интеллектуальной батареей, он обеспечивает соответствие Уровня 2 спецификации Intel / Duracell smart-battery.

µC Советы по дизайну

Эти микросхемы зарядного устройства обычно работают с недорогим 8-битным контроллером, таким как 8051, PIC, 68HC11 или 68HC05. Прошивка может быть написана на языке ассемблера или на языке C, любой из которых имеет готовую доступность, низкую стоимость и бесплатные инструменты.Сторонние производители и производители этих устройств собрали впечатляющий набор компиляторов, ассемблеров, эмуляторов и библиотек кода. Большая часть этого исходного кода доступна во всемирной паутине, особенно процедуры набора инструментов для языка ассемблера. В разделе «Советы по структуре программы зарядного устройства» представлена дополнительная информация об этих ресурсах.

Подходят все обычные 8-битные микроконтроллеры, но выбор конкретного микроконтроллера выходит за рамки данной статьи. В этих микроконтроллерах доступны периферийные устройства, такие как аналого-цифровые преобразователи (АЦП), ЦАП и последовательный интерфейс SMBus, а также полезны более простые версии микроконтроллеров, для которых требуются внешние АЦП или ЦАП.Часто более простые версии микроконтроллера, требующие внешних АЦП или ЦАП, более гибкие и, в конечном итоге, более полезны.

Требования к ПЗУ и ОЗУ для зарядных устройств скромные. В общем, вы можете реализовать однохимическое зарядное устройство менее чем за 0,5 Кбайт кода и 32 байта ОЗУ (простые требования даже для PIC низкого уровня). Проявив некоторую изобретательность, вы можете реализовать мультихимическое зарядное устройство примерно на 50% больше кода.

Самый простой способ разработки кода микроконтроллера – это начать со скелета или фрагмента аналогичного кода и модифицировать его в соответствии с вашими потребностями.При таком подходе прототип работает быстро, преодолевая множество проблем с синтаксисом пустой страницы, компилятора / ассемблера. К сожалению, в Интернете и в стандартных примечаниях к применению существует лишь ограниченное количество прошивок для зарядных устройств. Однако два примера дизайна в разделе «Примеры оборудования и программного обеспечения» служат отправной точкой. См. Раздел «Ресурсы и ссылки» для получения дополнительной информации о некоторых из более сложных процедур набора инструментов, таких как связь SMBus и математические процедуры, а также примеры программ, которые иллюстрируют подходы к этим схемам.

Советы по структуре программы зарядного устройства

Написать программное обеспечение для зарядного устройства просто и лучше всего с помощью конечного автомата. Определите переменную состояния или серию флагов, которые представляют текущее состояние. В этом случае код имеет тенденцию быть большим оператором case, который действует в соответствии с этой переменной состояния. Модули кода изменяют переменную состояния в соответствии с текущими условиями. Запрещенные и не декодируемые состояния представляют собой единственные потенциальные проблемы. Все операторы case должны иметь регистр по умолчанию, который улавливает эти запрещенные или “невозможные” состояния и исправляет их.Всегда включайте механизм, который обнаруживает эти условия, а затем предпринимает разумные действия, например, останавливает зарядное устройство.

Сохраняйте простой код: избегайте множественных прерываний и сложных структур многозадачности или очередей, где это возможно. Использование прерывания по одному таймеру – очень эффективный способ сохранить время. Если у ЦП есть таймер с прерыванием, используйте его для поддержки флагов системного таймера. Этот мощный метод является исключением из правила отсутствия прерываний. Если прерывание от таймера недоступно (как в PIC16C5x), используйте системный таймер (RTC) и опросите его.Разработайте код так, чтобы таймер не мог переполняться между опросами.

Избегайте аппаратных прерываний. Вместо этого опрашивайте аппаратные входы с регулярными интервалами, установленными тиком таймера. Выполнение кода происходит в реальном времени, но не обязательно немедленно реагировать на стимулы. 100 мс, необходимые для определения того, установлена ли батарея, приемлемы, учитывая, что зарядка батареи занимает час. Типичная производительность автономных зарядных устройств обычно составляет один расчет в минуту для завершения.

Простая и работоспособная структура этих программ – это пошаговый цикл. Основная программа – это цикл, который смотрит на флаги таймера, установленные подпрограммой обслуживания прерывания таймера или самим циклом, и вызывает подпрограммы, которые выполняют несколько требуемых задач. Некоторые процедуры выполняются на каждом проходе, а другие – на каждом «n-м» цикле или тике. Например, базовое время тика может составлять 100 мс. Подпрограмма мигания с периодом в полсекунды будет вызываться для дополнения светодиода каждые пять тиков, а датчик ограничения температуры будет проверяться при каждом прохождении через контур.В результате получается очень прочная конструкция.

Для контроллеров, у которых отсутствует прерывание по таймеру, цикл управления темпами может быть реализован самими подпрограммами с использованием их собственного времени выполнения для поддержания системного времени. Этот метод реализован в следующем разделе на примере кода для 8-контактного контроллера PIC. Простая блок-схема этой структуры (, фиг. 7, ) описана более подробно в ссылке 7.

фиг. 7. Блок-схема основного цикла стимуляции.

Напоминание об отказоустойчивости оборудования

Прежде чем исследовать некоторые примеры, последняя рекомендация – рассмотреть возможность использования супервизора µP со сторожевым таймером и аппаратной отказоустойчивой системой.Функция сброса супервизора обеспечивает чистый сброс системы при включении питания, а сторожевой таймер может обнаружить застрявший ЦП или ошибочную прошивку, застрявшую в цикле. Maxim также производит некоторые простые устройства для измерения / контроля температуры. Температурные реле MAX6501 представляют собой особенно хорошую резервную систему. Это устройства SOT23, которые изменяют свой выходной уровень при превышении фиксированного температурного порога. Контроллеры

особенно важны в зарядных устройствах, потому что постоянная подача и отключение питания от зарядного устройства может сбить с толку ЦП.Если, например, процессор останавливается и не может завершить быструю зарядку, результаты могут быть катастрофическими. Система также должна включать датчик температуры или другое аппаратное устройство, которое может завершить быструю зарядку без вмешательства программного обеспечения. Некоторые супервизоры Maxim SOT23-reset включают сторожевой таймер (см. MAX823).

Примеры аппаратного и программного обеспечения

Зарядное устройство MAX846A Li + с таймером заряда и выходами для индикации состояния, управляемое 8-контактным PIC

В этом примере небольшой внешний микропроцессор дополняет MAX846A, образуя полную настольную систему зарядного устройства, которая включает пользовательский интерфейс функции, такие как светодиоды в Рисунок 8 (для индикации процесса зарядки и статуса).MAX846A разработан для этого типа работы. Его вспомогательный линейный стабилизатор и схема сброса микропроцессора (для поддержки внешнего микроконтроллера) снижает стоимость типичного настольного зарядного устройства.

Рисунок 8. Настольное зарядное устройство Li + со светодиодным индикатором состояния.

Зарядное устройство 2A Li + на основе MAX1647 с 8051 мкКл

Полнофункциональное зарядное устройство MAX1647 и 8051 мкКл образуют полнофункциональное зарядное устройство Li + ( Рис. 9 ). Показанный контроллер Atmel 80C2051 (нерасширяемый 8051 в небольшом корпусе) является типичным из контроллеров, обычно доступных в системах, требующих высокопроизводительного зарядного устройства.Исходный код приложения включает коммуникации SMBus, общую структуру конечного автомата и другие полезные процедуры. Найдите LI1647.doc и PIC846.doc в разделе «Другое программное обеспечение». Состояние зарядного устройства можно считать с UART или с помощью дополнительного программного обеспечения, находящегося в микропроцессоре.

Рис. 9. Полнофункциональное зарядное устройство Li +.

Примеры программного обеспечения для зарядных устройств MAX1647 и MAX846A

Программное обеспечение для примеров MAX1647 и MAX846A (рис. 9) доступно на веб-сайте Maxim.Программное обеспечение MAX846A для 8-контактного контроллера PIC12C508 написано на языке ассемблера Microchip PIC. Он оснащен светодиодным пользовательским интерфейсом и таймером, который прекращает быструю зарядку через пять минут после достижения предела напряжения Li +. Этот простой пример не включает в себя конечный автомат или сложности полного зарядного устройства, потому что большая часть этих возможностей доступна в почти автономном MAX846A.

В примере действительно используется структура цикла шага без прерываний, как описано ранее.

Пример MAX1647 написан на ассемблерном коде 8051 для Atmel ATM80C2051, 20-контактной версии 8051. Этот код включает в себя общую структуру конечного автомата и процедуры драйвера SMBus для связи с внутренними регистрами MAX1647. Он также включает в себя структуру цикла шага, но использует прерывание таймера 80C2051 для создания основы таймера для всего времени. Для получения дополнительных сведений см. Документы с исходным кодом на веб-сайте Максима.

Ресурсы и ссылки

Ниже приводится краткая выборка примечаний по применению и других ресурсов, доступных в Интернете и от поставщиков.Большинство поставщиков публикуют свои заметки по применению в Интернете для облегчения доступа. Простой доступ в Интернет и ввод номера детали микроконтроллера в поисковую систему AltaVista обычно дает более 50 документов.

8051-Примечания по применению производных инструментов

Philips Semiconductors: веб-сайт и компакт-диск

AN422: Использование микроконтроллера 8XC751 в качестве ведущего устройства шины I²C
AN428: Использование АЦП и ШИМ 83C752 / 87C752
AN439: 87C751 Быстрое зарядное устройство NiCd
EIE / AN92001: Приложения с низким уровнем радиочастотного излучения с микроконтроллером P83CE654

Intel Corp.: Веб-сайт и CD-ROM
Atmel Corp .: веб-сайт и компакт-диск

Цифровой термометр с микроконтроллером AT89C2051
, сопряженный с последовательным EEPROM 24CXXX и микроконтроллером AT89CX051

68HC05 Примечания по применению

AN1263: Разработка с учетом электромагнитной совместимости с одночиповыми микроконтроллерами
AN1262: Простые ядра реального времени для микроконтроллеров HC05
AN1256: Сопряжение микроконтроллера HC05 с многоканальным ЦАП
AN1241: Сопряжение микроконтроллера HC05 с последовательным EEPROM Последовательные EEPROM с микроконтроллерами HC05
AN477: простое аналого-цифровое преобразование для микроконтроллеров без встроенных АЦП

Информация о приложении PIC

Микрочип: веб-сайт и компакт-диск

AN541: Использование PIC16C5X в качестве интеллектуального периферийного устройства I2C
AN546: Использование аналого-цифрового преобразователя в PIC 16C73
AN554: Программная реализация I2C Bus Master
AN577: PIC16C54A EMI Results
AN552: Реализация пробуждения при нажатии клавиши 54
AN585: Операционная система реального времени для PIC16 / 17
AN606: Дизайн с низким энергопотреблением с использованием PIC16 / 17
AN520: Сравнение 8-битных микроконтроллеров младшего класса

Параллакс: сторонний веб-сайт и инструменты Список литературы

Как реализовать контроллер SMBus с использованием 80C51SL KBC, Intel Corp.Примечание по применению, ноябрь 1994 г.
Handbook of Batteries, by David Linden (Editor), 2nd Edition, McGraw Hill text, January 1995, ISBN: 0070379211
Спецификация шины управления системой, версий 0.95a и 1.0, Intel Corp., февраль 1995 г.
Спецификация Smart-Battery Data, Версия 1.0, Duracell Inc. и Intel Corp., февраль 1995 г.
Спецификация SMBus BIOS, версия 1.0, Intel Corp., Февраль 1995 г.
Спецификация Smart-Battery Selector, Версия 0.9, Intel Corp., апрель 1995 г.
Понимание малых микроконтроллеров, Джеймс Сибигтрот. Издано Motorola Inc., подразделением CSIC, около 1990 г.

Автоматическое зарядное устройство 12 В с управлением от Arduino

Схема автоматического зарядного устройства, представленная здесь, может автоматически заряжать аккумулятор 12 В, 7 Ач или выше. Особенности зарядного устройства следующие.Он автоматически контролирует зарядный ток в соответствии с состоянием батареи. Уровень напряжения аккумулятора, а также состояние зарядки отображаются на ЖК-дисплее. Зарядное устройство поддерживает постоянное напряжение, если аккумулятор полностью заряжен. Arduino определяет состояние подключения батареи и напряжение и отображает то же самое на ЖК-дисплее.

Схема и работа автоматического зарядного устройства 12В

Принципиальная схема автоматического зарядного устройства 12 В, управляемого Arduino, показана на рис.1. Он построен на базе Arduino Uno (Board1), регулируемого регулятора напряжения LM338 (IC1), регулятора напряжения 12 В 7812 (IC2), ЖК-дисплея 16 × 2 (LCD1) и некоторых других компонентов.

Рис. 1: Принципиальная схема автоматического зарядного устройства

При питании от сети переменного тока понижающий трансформатор X1 вырабатывает около 15 В переменного тока и преобразует его в постоянный ток свыше 18 В после выпрямления и фильтрации. Таким образом, доступное напряжение постоянного тока делится на два: одно для зарядки аккумулятора 12 В (BATT.1) через IC1, а другое для подачи питания на Arduino (Board1) через IC2.

Во время зарядки аккумулятора его напряжение отображается в левом верхнем углу ЖК-дисплея1. Тип и состояние зарядного устройства / зарядки отображаются во второй строке ЖК-дисплея1. LM338 подает 14,2 В на аккумулятор, пока он не будет полностью заряжен. Когда он полностью заряжен (выше 13 В), LM338 подает на аккумулятор около 13,3 В и поддерживает заряд на этом уровне. Это называется плавающей зарядкой. Напряжение зарядки контролируется двумя транзисторами BC547 (T1 и T2), базы которых подключены к контактам 8 и 9 платы Arduino.

Чтобы узнать состояние батареи при отключенном питании от сети 230 В переменного тока, нажмите и удерживайте в течение некоторого времени переключатель проверки S1. Arduino получает питание от подключенного аккумулятора. Он отображает напряжение и состояние батареи (при условии, что батарея не разряжена).

Программное обеспечение

Программа (batterycharger.ino) написана на языке программирования Arduino. Arduino IDE используется для компиляции и загрузки программы. ATmega328P на плате Arduino Uno поставляется с предварительно запрограммированным загрузчиком, который позволяет загружать в него новый код без использования внешнего аппаратного программатора.

Подключите Arduino к ПК и выберите правильный COM-порт в Arduino IDE. Скомпилируйте программу / скетч. Выберите правильную плату в меню Инструменты-> Плата в Arduino IDE. Загрузите скетч во внутреннюю память микроконтроллера.

Скачать

исходный код

Строительство и испытания

Компоновка печатной платы автоматического зарядного устройства 12 В, управляемого Arduino, показана на рис. 2, а расположение его компонентов – на рис. 3.

Рис. 2: Схема печатной платы зарядного устройства Рис.3: Компоновка компонентов для печатной платы

Загрузите файлы печатной платы и компоновки компонентов в формате PDF:

нажмите здесь

Соберите схему на разработанной печатной плате. Как только схема будет готова и скетч Arduino будет записан на плату через USB-порт, подключите закорачивающую перемычку SJ1 и мультиметр вместо батареи для калибровки. Включите питание переменного тока и отрегулируйте VR1 так, чтобы мультиметр показывал 14,2 В постоянного тока. Отрегулируйте VR2 так, чтобы на ЖК-дисплее 1 было 14,2 В. Снимите закорачивающую перемычку SJ1 и мультиметр. Зарядное устройство готово к использованию.Подключите аккумулятор, который необходимо зарядить (аккумулятор 12 В), к BATT.1, как показано на схеме.

Меры предосторожности

Соблюдайте полярность аккумулятора при подключении для зарядки. Обратная полярность батареи может привести к повреждению цепи.

Зарядное напряжение установлено на 14,2 В. Это значение зависит от производителя свинцово-кислотных аккумуляторов. Поэтому перед зарядкой обратитесь к руководству по эксплуатации аккумулятора.

Используйте подходящие радиаторы для IC1 и IC2.

Фаяз Хассан – менеджер металлургического завода Вишакхапатнам, Андхра-Прадеш.Интересуется проектами микроконтроллеров, мехатроникой и робототехникой.

Эта статья была впервые опубликована 18 сентября 2018 г. и обновлена 5 июля 2019 г.

Создавайте собственные решения для зарядки аккумуляторов электромобилей

Приведенное ниже примечание по применению должно помочь разработчикам создавать собственные решения для зарядки аккумуляторов электромобилей. При необходимости можно получить помощь от компании.

Популярность электромобилей (EV) в Индии быстро растет.Согласно опросу, рынок электромобилей в Индии увеличится с 3 миллионов единиц в 2019 году до 29 миллионов единиц к 2027 году с среднегодовым темпом роста 21,1 процента. В результате возрастет спрос на зарядные устройства переменного / постоянного тока, интеллектуальные зарядные устройства для электромобилей.

Для эффективной зарядки аккумуляторов и обеспечения их длительного срока службы нам нужна интеллектуальная система управления аккумулятором или система зарядки. Для реализации такой системы зарядки электромобилей компания Holtek разработала интеллектуальные решения для зарядки аккумуляторов электромобилей, основанные на их недорогом флэш-микроконтроллере (MCU) ASSP HT45F5Q-X для зарядки аккумуляторов электромобилей.

В настоящее время доступны три модели зарядных устройств для электромобилей, подходящие для индийского рынка – со спецификациями 48 В / 4 А, 48 В / 12 А и 48 В / 15 А – для быстрой разработки продукта. Эта интеллектуальная система зарядки на основе полупроводников может поддерживать как литий-ионные, так и свинцово-кислотные батареи.

Блок-схема решения для зарядки аккумуляторов электромобилей показана на рис. 1. Здесь зарядное устройство ASSP flash MCU HT45F5Q-X является сердцем схемы зарядного устройства электромобиля со встроенными операционными усилителями (OPA) и преобразователем цифрового сигнала в цифровое. аналоговые преобразователи (ЦАП), необходимые для зарядки аккумулятора.

Рис. 1: Блок-схема зарядного устройства электромобиля

Технические характеристики флэш-микроконтроллера для зарядного устройства серии HT45F5Q-X показаны на рис. 2. Разработчики могут выбрать подходящий микроконтроллер из серии HT45F5Q-X в соответствии с требованиями своего приложения.

Рис. 2: Технические характеристики HT45F5Q-X

Характеристики и работа зарядного устройства EV для спецификации 48 В / 12 А кратко описаны ниже. В этой конструкции зарядного устройства для электромобилей используется микроконтроллер HT45F5Q-2 для реализации функции управления зарядкой аккумулятора.

MCU включает в себя модуль зарядки аккумулятора, который можно использовать для управления зарядкой с обратной связью с постоянным напряжением и постоянным током для эффективной зарядки аккумулятора.Внутренняя структурная схема микроконтроллера HT45F5Q-2 представлена на рис. 3.

Рис. 3: Блок-схема HT45F5Q-2

Модуль зарядки аккумулятора в HT45F5Q-2 имеет встроенные OPA и DAC, необходимые для процесса зарядки. Следовательно, конструкция снижает потребность во внешних компонентах, таких как шунтирующие регуляторы, OPA и DAC, которые обычно используются в обычных схемах зарядки аккумуляторов. В результате периферийная схема стала компактной и простой, что привело к уменьшению площади печатной платы и низкой общей стоимости.

Работа зарядного устройства EV

Входное напряжение для зарядного устройства EV – это переменное напряжение в диапазоне от 170 до 300 В.Зарядное устройство для электромобилей использует конструкцию полумостового LLC-резонансного преобразователя из-за его характеристик высокой мощности и высокого КПД для получения мощности постоянного тока для зарядки аккумулятора.

В конструкции используется выпрямительная схема для преобразования входного переменного напряжения в высоковольтное выходное постоянное напряжение, а также имеется фильтр электромагнитных помех (EMI) для устранения высокочастотного шума от входного источника питания. ИС контроллера широтно-импульсной модуляции (ШИМ), такая как UC3525, может использоваться для управления полевыми МОП-транзисторами полумостового LLC-преобразователя.

Процесс зарядки аккумулятора контролируется MCU HT45F5Q-2. Он контролирует уровень напряжения аккумулятора и зарядного тока и передает обратную связь на ИС ШИМ-контроллера. На основе обратной связи контроллер PWM изменяет рабочий цикл своего сигнала PWM и управляет схемой MOSFET для получения переменного выходного напряжения и тока для зарядки аккумулятора.

Для лучшей защиты HT45F5Q-2 изолирован от остальной части схемы (т. Е. Высоковольтных компонентов) с помощью оптопары.Светодиодные индикаторы уровня заряда аккумулятора позволяют узнать о состоянии зарядки.

Процесс зарядки аккумулятора

Изменение зарядного напряжения и тока во время процесса зарядки графически проиллюстрировано на рис. 4. Если напряжение аккумулятора слишком низкое при подключении для зарядки, сначала будет установлен низкий зарядный ток (т. Е. Непрерывный заряд (TC)) и зарядка процесс начнется.

Рис. 4: Кривая зарядки аккумулятора

Когда напряжение аккумулятора увеличивается до заданного уровня (Vu), для зарядки применяется постоянное напряжение (CV) и постоянный ток (CC), и продолжается до тех пор, пока аккумулятор не будет полностью заряжен.Батарея считается полностью заряженной, когда напряжение достигает VOFF. Когда зарядный ток падает до Iu, устанавливается конечное напряжение (FV). Ниже описывается процесс контроля напряжения, тока и температуры в этом зарядном устройстве для электромобилей.

(a) Контроль напряжения

Напряжение зарядки определяется на основе начального напряжения аккумулятора, когда он подключен для зарядки. По мере зарядки напряжение зарядки изменяется соответствующим образом, и, наконец, когда аккумулятор полностью заряжен, устанавливается окончательное напряжение.Уровни напряжения зарядки для зарядного устройства 48 В / 12 А поясняются ниже.

Если напряжение батареи <36 В, зарядка TC (0,6 A), установка напряжения FV (56 В)
Если напряжение батареи <40 В, зарядка TC (0,6 А), установка напряжения CV (58 В)
Если напряжение батареи> 40 В, зарядка CC (12,0 A), установка напряжения CV (58 В)
При полной зарядке устанавливается напряжение FV (56 В). Если напряжение аккумулятора ниже FV, зарядный ток будет сброшен до CC (12,0 А).

(б) Текущий контроль

Ток зарядки устанавливается в зависимости от напряжения аккумулятора.Первоначально, если напряжение батареи слишком низкое, для зарядки батареи будет установлен ток капельной зарядки. Как только напряжение аккумулятора достигает определенного уровня, для зарядки подается постоянный ток, пока аккумулятор не зарядится полностью. Уровни выбора зарядного тока для зарядного устройства 48 В / 12 А перечислены ниже.

Ток зарядки <1,2 А, определение окончания зарядки
Ток зарядки> 0,2 А, определение начала зарядки

(c) Защита от перегрева

Зарядное устройство EV имеет термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) для контроля температуры и вентилятор для регулирования нагрева.При повышении температуры автоматически включается вентилятор для отвода тепла; он отключается, когда температура снижается до нижнего установленного порога. Кроме того, вентилятор включается при высоком токе зарядки и выключается при низком токе зарядки.

Когда температура NTC> 110 ° C, зарядный ток будет снижен до 50% от зарядного тока и будет периодически контролироваться

(d) Светодиодные индикаторы состояния зарядки

Они перечислены ниже.

Зарядка TC, красный индикатор медленно мигает (0,3 с горит, 0,3 с не горит)
CC, зарядка CV, красный индикатор быстро мигает (0,1 с горит, 0,1 с не горит)
Когда не заряжается, горит зеленый свет
Когда время зарядки превышает восемь часов, загораются красный и зеленый свет

(e) Продолжительность зарядки

Когда продолжительность зарядки превышена (продолжительность зависит от емкости аккумулятора), напряжение падает до FV, ток снижается до TC, и зарядное устройство постоянно контролирует напряжение аккумулятора.

Схема и сборка печатной платы

Схема конструкции зарядного устройства Holtek EV для типа 48V / 12A показана на рис. 5 для справки, а его печатная плата в сборе показана на рис. 6.

Рис. 5: Схема зарядного устройства электромобиля на 48V / 12A

Скачать оригинал:

нажать здесь

Флэш-MCU HT45F5Q-2 ASSP также может использоваться для разработки решений с более высокой мощностью. Он предлагает программируемую опцию для установки пороговых значений параметров, что делает его очень удобным для зарядных устройств электромобилей.Holtek предоставляет технические ресурсы, такие как блок-схемы, схемы приложений, файлы печатных плат, исходный код и т. Д., Чтобы помочь дизайнерам в быстрой разработке продукта и ускорить вывод продукта на рынок.

Рис. 6: Сборка печатной платы зарядного устройства для электромобилей

Платформа для разработки зарядных устройств для электромобилей серии HT45F5Q-X также будет доступна в ближайшее время. Используя этот программный инструмент, пользователи смогут легко выбрать напряжение / ток зарядки и другие параметры для создания программы. Это приложение также сможет сгенерировать программу, содержащую стандартный процесс зарядки, тем самым значительно упростив процесс разработки.

Кришна Чайтанья Камасани – директор Holtek Semiconductor по операциям в Индии

Зарядное устройство

адаптируется к различным химическим соединениям

Многие разработчики портативных устройств испытывают затруднения при выборе химического состава аккумуляторов для новых определений продуктов. В некоторых случаях инженеры-конструкторы переходят от химикатов на основе никеля с более низкой плотностью к более плотным литий-ионным (Li-ion) растворам. В других приложениях происходит прямо противоположное – некоторые приложения переходят с литий-ионных на никель-металлгидридные (NiMH) химические соединения.

Этот выбор существенно влияет как на пользователя, так и на разработчика с точки зрения стоимости, портативности, безопасности и срока службы продукта. Очевидно, что срок службы батарей всех портативных аккумуляторных устройств не одинаков. Неправильные профили заряда могут сократить срок службы устройства. Ниже приводится метод разработки зарядных устройств, которые можно программировать и адаптировать ко всем химическим составам аккумуляторных батарей. Этот подход можно легко адаптировать к новым химическим составам и методам заряда по мере их появления.

Различные профили заряда

На рис. 1 показан типичный профиль заряда литий-ионного аккумулятора, а на рис. 2 – типичный профиль заряда никель-металлгидридного аккумулятора. Для многих приложений необходимо изменить или адаптировать типичный профиль заряда. В этих случаях конструкция смешанного сигнала на основе микроконтроллера может использоваться для разработки программируемых профилей заряда.

Литий-ионные аккумуляторы

заряжаются в режиме постоянного тока и постоянного напряжения. Перед зарядкой литий-ионного аккумулятора в процессе проверки заряда измеряется напряжение аккумулятора, чтобы определить, сильно ли он разряжен (обычно ниже 2.От 4 В до 3,2 В на элемент). Если батарея сильно разряжена, цикл зарядки начинается с тока предварительной зарядки, обычно от 5% до 25% от значения постоянного тока для быстрой зарядки.

Когда напряжение батареи превышает пороговое значение предварительного условия, может начаться фаза заряда постоянным током профиля заряда (рис. 1). Во время фазы постоянного тока профиля напряжение батареи повышается. Как только оно достигнет желаемого постоянного напряжения, зарядное устройство должно перейти из режима постоянного тока в режим постоянного напряжения.

Прекращение заряда происходит, когда ток заряда во время фазы постоянного напряжения уменьшается до процента от значения постоянного тока быстрой зарядки. В этом примере 20% используется в качестве тока прекращения заряда. Производители рекомендуют от 7% до 30% для оптимального цикла работы аккумулятора и производительности. Это завершает типичный профиль заряда литий-ионных батарей.

Помимо разработки фаз постоянного тока и постоянного напряжения цикла зарядки, конструкции зарядных устройств также требуют мер безопасности.Одним из примеров является таймер безопасности, ограничивающий количество времени, которое зарядное устройство будет проводить в определенной части цикла зарядки.

Например, таймеры ограничивают количество времени, в течение которого зарядное устройство будет пытаться привести неисправную батарею в рабочее состояние в фазе предварительного кондиционирования, или количество времени, которое зарядное устройство будет проводить в фазе высокого постоянного тока или фазы постоянного напряжения. Ограничение напряжения во время фазы постоянного тока и тока во время фазы постоянного напряжения – важные меры безопасности для всех зарядных устройств аккумуляторов.

Как показано на рис. 2, профиль заряда NiMH / никель-кадмиевых (NiCd) аккумуляторов значительно отличается от такового для литий-ионных аккумуляторов, хотя оба они начинаются с небольшого тока стабилизации для глубоко разряженных аккумуляторов.

Аккумуляторы

NiMH и Li-ion различаются по способу определения окончания заряда. Для никель-металлгидридных аккумуляторов окончание заряда определяется путем измерения снижения напряжения аккумуляторной батареи или повышения температуры аккумуляторной батареи. Снижение напряжения батареи или ускоренное повышение температуры указывают на то, что фаза тока быстрой зарядки цикла зарядки закончилась и зарядное устройство должно перейти к фазе подпитки цикла.

Завершающая часть цикла зарядки – это фаза пониженного постоянного тока в течение определенного периода времени. Обычно постоянный ток может составлять от 5% до 20% от значения тока быстрой зарядки. Для таймеров безопасности никель-металлгидридных аккумуляторов важными функциями являются ограничение тока заряда и защита от перенапряжения на выходе, как и в зарядных устройствах для литий-ионных аккумуляторов.

Концепция зарядного устройства

Задача разработки зарядного устройства, способного разработать программируемый профиль заряда для одно- или многоэлементных, литий-ионных или никель-металлгидридных аккумуляторов, может показаться сложной.Отправной точкой для этого является разработка концепции.

Система управления питанием для зарядки литий-ионных и никель-металлгидридных аккумуляторов может использовать источник постоянного тока для всех фаз обоих профилей заряда, за исключением фазы постоянного напряжения для литий-ионных аккумуляторов. На этом этапе выходное напряжение зарядного устройства регулирует литий-ионный аккумулятор. Простой цифровой контур управления, обновляемый с медленной скоростью, можно использовать для программирования тока батареи со скоростью, которая поддерживает постоянное напряжение.

На рис. 3 представлены два основных блока, описывающих смешанное аналогово-цифровое многофункциональное зарядное устройство для батарей. Блок программируемого источника тока представляет собой аналоговую силовую передачу, используемую для генерации источника постоянного тока – блок микроконтроллера устанавливает его выходной ток.

Блок микроконтроллера состоит из двух входов аналого-цифрового преобразователя (АЦП), а также выхода, способного устанавливать таймеры тока и цикла заряда аналоговой силовой передачи. После того, как микроконтроллер измеряет напряжение и температуру батареи, он вычисляет новую уставку тока.Эта частота дискретизации и расчет могут быть относительно медленными, поскольку аккумулятор заряжается от регулируемого источника постоянного тока, поэтому его напряжение не будет меняться очень быстро.

Реакция аналоговой силовой передачи обеспечивает регулирование тока во время переходных процессов входного напряжения и любых динамических изменений в батарее и нагрузке. Скорость и величина изменений входного напряжения определяют характеристики системы управления силовой передачи.

Создание алгоритма программируемого заряда начинается с системы питания.Топология, выбранная для этого приложения, представляет собой силовую передачу с несимметричным первичным индуктивным преобразователем (SEPIC). Эту силовую передачу можно использовать для повышения или понижения входного напряжения при регулировании тока в батарее.

Силовая передача SEPIC обладает некоторыми уникальными характеристиками, которые необходимы для зарядных устройств. Во-первых, его способность понижать и повышать напряжение позволяет использовать его в широком диапазоне входных напряжений и с широким выбором батарей. Например, если USB-вход или регулируемый вход с напряжением 5 В заряжает трехэлементный никель-металлгидридный аккумулятор, входное напряжение может быть больше, чем напряжение разряженного аккумуляторного блока (2.7 В при 0,9 В на элемент) или ниже конечного напряжения заряда 5,2 В.

Другие преимущества силовой передачи SEPIC:

Непрерывный входной ток снижает кондуктивный входной шум
Выходной диод блокирует путь обратного разряда батареи
Измерение тока низкой стороны для защиты зарядного устройства от коротких замыканий на выходе
Измерение тока зарядного устройства последовательно с Вторичный индуктор SEPIC.

Измеряя ток во вторичной катушке индуктивности SEPIC, измеряемое сопротивление не находится на пути разряда батареи, что делает разряд более эффективным.

Конструкция топологии аналогового источника постоянного тока в значительной степени зависит от диапазона входного напряжения, диапазона выходного напряжения или диапазона напряжения аккумуляторной батареи и максимального тока быстрой зарядки. При типичном токе быстрой зарядки от 1 до 3 А и напряжении батареи до 8,4 В выходная мощность преобразователя ограничена до 24 Вт или меньше.Поскольку мощность относительно низкая и в некоторых условиях применения входное напряжение может быть больше или меньше напряжения аккумуляторной батареи, хорошим выбором для преобразователя будет топология, которая может понижать или понижать напряжение, а также повышать или увеличьте напряжение, чтобы зарядить аккумулятор.

На рис. 4 показана ИС MCP1631HV с высокоскоростной широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), используемая в приложении SEPIC с программируемым источником тока. MCP1631HV объединяет:

Высокоскоростной аналоговый ШИМ
Инвертирующий усилитель считывания тока с 10-кратным усилением
Буферный усилитель напряжения низкого тока покоя
Компаратор защиты от высокоскоростного перенапряжения

линейный регулятор тока (используется для питания микроконтроллера и внутренних схем MCP1631)

Возможность отключения при низком токе покоя.

Изменение опорного напряжения ШИМ устанавливает и регулирует программируемый выход источника тока. Увеличение этого опорного напряжения увеличивает выходную ширину импульса, в результате чего увеличивается выходной ток. Аналоговый контур управления, состоящий из внутреннего усилителя ШИМ, регулирует его рабочий цикл, который регулирует выходной ток.

Разработка зарядного устройства

На рис. 5 представлена упрощенная блок-схема программируемого стабилизатора постоянного тока.При осмотре средний ток, протекающий через L1B в преобразователе SEPIC, эквивалентен среднему току, протекающему в подключенной нагрузке батареи. Последовательно подключив маломощный резистор мощности к L1B, ток батареи можно определить как падение напряжения с указанной полярностью.

Для максимального повышения эффективности следует использовать резистор малого номинала. Небольшое падение напряжения является отрицательным по отношению к земле, и инвертирующий усилитель с 10-кратным усилением инвертирует и увеличивает уровень сигнала.При подключении выхода -10x I _BATT к выводу FB или входу инвертирующего входа усилителя ошибки и программируемого задания, генерируемого микроконтроллером, к неинвертирующему входу, выход усилителя будет искать значение, которое уравнивает входы. Это заставляет ток в батарее быть пропорциональным напряжению V _REF, генерируемому микроконтроллером. Увеличение сигнала V _REF увеличивает ток заряда аккумулятора.

Выход усилителя ошибки сравнивается с пиковым током в главном переключателе SEPIC.Ограничивая выход усилителя ошибки до 2,7 В / 3 или 0,9 В, пиковый ток в переключателе защищает зарядное устройство от короткого замыкания аккумулятора или выхода. Задержка от определения предела пикового тока до выключения главного переключателя SEPIC имеет решающее значение для защиты силовой передачи.

Для постоянного напряжения и прекращения заряда один вход АЦП микроконтроллера определяет выходное напряжение батареи. На рис. 6 показана упрощенная блок-схема контура регулирования напряжения и окончания заряда для NiMH аккумуляторов.

Для литий-ионных аккумуляторов измерение напряжения аккумуляторной батареи с помощью входа напряжения АЦП регулирует выходное напряжение зарядного устройства. Буферный усилитель буферизует измерения резистора делителя батареи, так что резисторы очень высокого номинала могут минимизировать ненужный расход заряда батареи.

Алгоритм регулирования напряжения состоит из измерения напряжения батареи и усреднения измеренного значения. Если значение больше 4,2 В, уменьшите V _REF PWM на 1 бит, чтобы уменьшить ток заряда.Снижение тока приведет к падению напряжения батареи. По мере того как аккумулятор продолжает заряжаться, измеренное напряжение поднимется выше 4,2 В, вызывая еще одно уменьшение тока. Как только ток достигает значения завершения, предварительно установленного в прошивке микроконтроллера, цикл зарядки завершается. Контроль температуры предотвращает зарядку аккумуляторов, выходящих за пределы указанного рабочего диапазона.

Поскольку допуск регулирования напряжения для литий-ионных батарей имеет решающее значение для емкости и безопасности, откалибруйте схему, чтобы удалить начальные ошибки в допуске, напряжении смещения и токе смещения.Получите эту калибровку, подав точный источник 4,2 В на выход зарядного устройства.

В режиме калибровки АЦП считывает подаваемое напряжение и сохраняет значение в памяти EE. Это сохраненное значение позволяет сравнивать показания АЦП аккумуляторной батареи в фазе CV цикла зарядки. Обновление программируемого тока сохраняет выходную мощность зарядного устройства на том же уровне, что и сохраненное значение калибровки.

Для никель-металлгидридных аккумуляторов установите ток быстрой зарядки, измеряя напряжение и температуру аккумуляторной батареи.Быстрый рост температуры или падение напряжения во время быстрой зарядки током означает, что батареи достигли своей емкости и что цикл быстрой зарядки должен быть прекращен, как показано на рис. 2.

Как правило, цикл зарядки завершается синхронизированной дополнительной зарядкой, которая составляет от 5% до 20% тока быстрой зарядки. Это может быть достигнуто за счет уменьшения входного сигнала V _REF усилителя ошибки. Если батареи снимаются или отсоединяются от выхода во время цикла зарядки, источник постоянного тока SEPIC будет накачивать выходное напряжение зарядного устройства до опасного уровня напряжения.Чтобы предотвратить это, компаратор определяет напряжение и подключает вход ШИМ к переключателю SEPIC. Это отключает зарядное устройство до тех пор, пока напряжение не станет ниже точки гистерезиса компаратора, тем самым регулируя выходное напряжение холостого хода до безопасного значения.

Существует много способов создания программируемого задания для установки тока. К популярным методам относятся методы, в которых используются цифро-аналоговые преобразователи, цифровые потенциометры и схемы ШИМ с фильтрами. Для этого приложения использовался метод ШИМ, генерируемый 10-битной прошивкой.

Путем подачи импульсов на вывод ШИМ и фильтрации с помощью RC-цепи опорное напряжение является аналоговым представлением рабочего цикла ШИМ, или зависимости времени включения от периода. Увеличение рабочего цикла ШИМ увеличивает уровень аналогового напряжения, что увеличивает ток заряда аккумуляторной батареи. Точно так же снижение рабочего цикла снижает ток заряда аккумуляторной батареи.

Разработчики могут дифференцировать свои требовательные приложения для портативных источников питания за счет увеличения срока службы батарей, использования нескольких химических источников, увеличения срока службы и повышения надежности портативных систем питания.

Описанный здесь метод мультихимического зарядного устройства дает разработчикам и потребителям гибкость в выборе того, что является наиболее важным для их применения. За счет снижения скорости быстрой зарядки для NiMH аккумуляторов или точки регулирования постоянного напряжения для литий-ионных аккумуляторов количество циклов зарядки и надежность системы увеличиваются за счет более длительных циклов зарядки и меньшего времени работы устройства.

В некоторых случаях было бы полезно, если бы разработчики могли выбирать химический состав аккумуляторных батарей, чтобы лучше оптимизировать свои устройства для конкретных приложений.Такая гибкость для разработки патентованных профилей оплаты позволяет дизайнерам дифференцировать свои продукты на рынке.

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора на микроконтроллере: Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов на Atmega 8.

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов на Atmega 8.

Универсальное микроконтроллерное зарядное устройство – RadioRadar

Автоматическое зарядно-тренирующее устройство и измеритель ёмкости для 12V герметичных аккумуляторов (ATMEGA8)

Содержание / Contents

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Автоматическое зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов — Меандр — занимательная электроника

Автоматическое ЗУ на МК ATmega16A / Блог им. Slon / Блоги по электронике

Зарядное устройство

Зарядка телефона от одной батарейки

30 3

ЗУ от солнечной батареи

2 4.2

Контроллер заряда солнечной батареи на LTC4357

3 0

Модернизация мощного фонаря на светодиод 5 Ватт

18 5

Ступенчатое зарядно-разрядное устройство

9 0

Надежное ЗУ с тиристорным управлением

26 0

Зарядно-десульфатирующий автомат для автомобильных аккумуляторов

23 0

Зарядное устройство для стартерных батарей аккумуляторов

0 0

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов на Atmega 16.

: 9 шагов (с изображениями)

(PDF) Усовершенствованное зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов на базе микроконтроллера

Как разработать приложение для зарядного устройства

Обзор методов зарядки аккумуляторов

Инициализация

Квалификация ячейки

Фаза предварительной подготовки (необязательно)

Фаза и завершение быстрой зарядки

Ячейки NiCd и NiMH

Литий-ионные элементы

Свинцово-кислотные клетки

Дополнительная дозаправка (все химические соединения)

Дополнительный капельный заряд (все химические вещества, кроме Li +)

Стандартная система зарядки

Обзор предложений по зарядным устройствам Maxim

µC Советы по дизайну

Советы по структуре программы зарядного устройства

Напоминание об отказоустойчивости оборудования

Ресурсы и ссылки

8051-Примечания по применению производных инструментов

68HC05 Примечания по применению

Информация о приложении PIC

Автоматическое зарядное устройство 12 В с управлением от Arduino

Схема и работа автоматического зарядного устройства 12В

Программное обеспечение

Скачать

Строительство и испытания

Загрузите файлы печатной платы и компоновки компонентов в формате PDF:

Меры предосторожности

Эта статья была впервые опубликована 18 сентября 2018 г. и обновлена ​​5 июля 2019 г.

Создавайте собственные решения для зарядки аккумуляторов электромобилей

Работа зарядного устройства EV

Процесс зарядки аккумулятора

(a) Контроль напряжения

(б) Текущий контроль

(c) Защита от перегрева

(d) Светодиодные индикаторы состояния зарядки

(e) Продолжительность зарядки

Схема и сборка печатной платы

Скачать оригинал:

адаптируется к различным химическим соединениям

Различные профили заряда

Концепция зарядного устройства

Разработка зарядного устройства

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ

Эта статья была впервые опубликована 18 сентября 2018 г. и обновлена 5 июля 2019 г.