Зу на atmega8 – Автоматическое зарядное устройство для свинцово-кислотных батарей. на МК ATmega16A 5-100Ач — ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ — radio-bes

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!

Немного лирики

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.

Принципиальная схема автоматического зарядно-тренирующего устройства на МК


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

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 программы

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.

Технические характеристики

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).

Конструкция устройства

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).

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.

Фьюзы для МК

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 устройства

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 А

datagor.ru

Зарядное устройство-тестер аккумуляторов на Atmega8

Дата публикации: .

Рейтинг:  5 / 5

Это устройство предназначено для измерения ёмкости аккумуляторов Li-ion и Ni-Mh , а также для заряда Li-ion аккумуляторов с выбором начального тока заряда.

Управление

Подключаем устройство к стабилизированному блоку питания 5в и током 1А (например от сотового телефона). На индикаторе в течении 2 сек отображается результат предыдущего измерения емкости «ххххmA/c» а на второй строке значение регистра   OCR1A «S.xxx». Вставляем аккумулятор. Если нужно зарядить аккумулятор то кратко жмём кнопку ЗАРЯД, если нужно измерить ёмкость то кратко жмём кнопку ТЕСТ. Если нужно изменить ток заряда (значение регистра  OCR1A) то долго(2 сек) жмем кнопку ЗАРЯД. Заходим в окно регулировки регистра. Отпускаем кнопку. Кратко нажимая на кнопку ЗАРЯД меняем по кругу значения (50-75-100-125-150-175-200-225) регистра, в первой строке показывается ток заряда пустого аккумулятора при выбранном значении (при условии что у вас в схеме стоит резистор 0,22 Ом). Кратко жмём кнопку ТЕСТ значение  регистра OCR1A запоминаются в энергонезависимой памяти.
Если вы проделывали разные манипуляции с устройством и вам надо сбросить показания часов, измеренной ёмкости то долго жмём кнопку ТЕСТ (значение  регистра OCR1A не сбрасываются). Как только заряд окончен подсветка дисплея отключается, для включения подсветки кратко нажмите кнопку ТЕСТ или ЗАРЯД.


Логика работы устройства следующая:

При подаче питания, на индикаторе отображается результат предыдущего измерения ёмкости аккумулятора и значение  регистра OCR1A, хранящееся в энергонезависимой памяти. Через 2 секунды устройство переходит в режим определения типа аккумулятора по величине напряжения на клемах.

Если напряжение более 2В то это Li-ion аккумулятор и напряжение полного разряда составит 2,9В, иначе это Ni-MH аккумулятор и напряжение полного разряда составит 1В. Только после подключения  аккумулятора доступны кнопки управления. Далее устройство ожидает нажатия кнопок Тест или Заряд. На дисплее отображается «_STOP». При нажатии кратко кнопки Тест подключается нагрузка через MOSFET.

Величина тока разряда определяется по напряжению на резисторе 5,1Ом и, каждую минуту суммируется с предыдущим значением. В устройстве используется кварц 32768Гц для работы часов.

На дисплее отображается текущая величина емкости аккумулятора «ххххmA/c» и тора разряда «А.ххх», а также время «хх:хх:хх»с момента нажатия кнопки. Показывается также анимированный значок разряда аккумулятора. По окончании теста для Ni-MH аккумулятора появляется надпись «_STOP», результат измерения отображается на дисплее «ххххmA/c» и запоминается.

Если аккумулятор Li-ion, то также результат измерения отображается на дисплее «ххххmA/c» и запоминается, но сразу включается режим заряда. На дисплее отображается содержимое регистра   OCR1A «S.xxx». Показывается также анимированный значок заряда аккумулятора.

Регулировка тока заряда осуществляется с помощью ШИМ и ограничивается резистором 0,22Ом. Апаратно ток заряда можно уменьшить увеличив сопротивление 0,22Ом до 0,5-1Ом. В начале заряда ток плавно нарастает до значения регистра OCR1A или до достижения напряжения на клемах аккумулятора 4,22В (если аккумулятор был заряжен).

Величина тока заряда зависит от значения регистра OCR1A — больше значение — больше ток заряда. При превышении напряжения на клемах аккумулятора 4,22В значение регистра OCR1A уменьшается. Процесс дозаряда продолжается до величины регистра OCR1A равного 33, что соответствует току около 40 mA. На этом заряд заканчивается. Подсветка дисплея отключается.

Настройка

1. Подключаем питание.
2. Подключаем аккумулятор.
3. Подключаем вольтметр к аккумулятору.
4. Временными кнопками + и — (PB4 и PB5)добиваемся совпадения показания вольтметра на дисплее и на эталонном вольтметре.
5. Длительно нажимаем на кнопку ТЕСТ (2 сек), происходит запоминание.
6. Извлекаем аккумулятор.
7. Подключаем вольтметр к резистору 5,1Ом (по схеме около транзистора 09N03LA).
8. Подключаем регулируемый БП к клемам аккумулятора , выставляем на БП 4В.
9. Нажимаем кратко кнопку ТЕСТ.
10. Измеряем напряжение на резисторе 5,1Ом — U.
11. Высчитываем ток разряда I=U/5,1
12. Временными кнопками + и — (PB4 и PB5) устанавливаем на индикаторе»А.ххх» рассчитанный ток разряда I.
13. Длительно нажимаем на кнопку ТЕСТ (2 сек), происходит запоминание.

Устройство питается от стабилизированного источника напряжением 5 Вольт и током 1А. Кварц на 32768Гц предназначен для точного отсчета времени. Контроллер ATmega8 тактируется от внутреннего генератора частотой 8 МГц, также необходимо установить защиту от стирания EEPROM соответствующими битами конфигурации. При написании управляющей программы были использованы обучающие статьи с данного сайта.

Текущие значения коэффициентов напряжения и тока (Ukof . Ikof) можно увидеть если подключить дисплей 16х4 (16х4 предпочтительно для отладки) на третьей строке. Или в Ponyprog если открыть файл прошивки EEPROM (считать с контроллера EEPROM).
1 байт — OCR1A , 2 байт — I_kof, 3 байт — U_kof,  4 и 5 байт результат предыдущего измерения емкости.

Видео работы прибора:

Автор: Гапонов Сергей





Архив для статьи «Зарядное устройство/тестер аккумуляторов на Atmega8»
Описание:
Проект AVRStudio 6
Размер файла: 60.56 KB Количество загрузок:
2 135

Скачать

radioparty.ru

Зарядное устройство для Ni-Cd, Ni-Mh и Li-Ion на ATMega8

Читать все новости

Данное зарядное устройство имеет возможность заряжать от одного до шести аккумуляторов емкостью от 50 до 1200 мА/час. Начальная точка для прошивки была статья Ридико Леонида Ивановича «Немного о зарядке NiMH и NiCd аккумуляторов». Причина по которой была взята эта статья является то, что в этой статье были более подробно описаны к зарядному устройству. Исходя из данной статьи при зарядке NiMh аккумуляторов выполняются режимы:

  1. Фаза определения наличия аккумулятора
  2. Фаза определения состояния аккумулятора
  3. Разрядка аккумулятора
  4. Предзарядка аккумулятора
  5. Плавное увеличение тока зарядки
  6. Быстрая зарядка
  7. Дозарядка
  8. Отключение аккумулятора

В фазе определения наличия аккумулятора Аналого-Цифровой Преобразователь (АЦП)  МК Измеряет величину напряжения на клеммах. Если напруга на клеммах меньше ~0,1В, то на дисплее появится ошибка, аккумулятор заряжаться не будет. Этот способ не совсем удобен т.к. если аккумулятор долгое время не заряжался, то его надо будет с начало немножко подзарядить.

В фазе определения состояния аккумулятора первым делом производится измерение температуры аккумулятора с помощью датчика температуры DS18B20, который находится в пластиковом корпусе. Благодаря этому датчику исходный текст прошивки значительно упрощается. Но при его использовании появляется трудность при его размещении на аккумуляторе. Лучше мерить температуру возле отрицательного электрода. Если температура от 5 до 40 градусов Цельсия, то через аккумулятор выставляется ток 0,1*С, где С-ёмкость аккумулятора. Если напруга при этом больше 1,85В, зарядка дальше не идёт и появляется ошибка. Такая проверка помогает определить то что вставили батарейку которая не пригодна для повторной зарядки. Исходя из этого можно сказать что устройство измеряет внутреннее сопротивления аккумулятора. По этой причине нельзя сказать что он полностью сумеет отличать аккумуляторы. В этом устройстве применяется принцип быстрой зарядки (силой тока ~1С в час). Считается что такой принцип зарядка аккумулятора лучше чем 0,1С в течении 12 часов. Пр зарядке на ~80% батарея начинает быстро греться вот тогда и вступает в роль наш термодачик.

Сама зарядка происходит в импульсном режиме (около 1с.), чередующимися с короткими (5 мс) интервалами разрядки.


Критериев нормального окончания зарядки 3:

  • Уменьшение напряжения на аккумуляторе.
  • Увелечение температуры аккумулятора более 40 градусов.
  • Скорость роста температуры аккумулятора 1 градус/минуту и более.

В каждом случаи прибор переходит в режим дозарядки. Любой из случаев приводит к переходу в режим дозарядки — аккумулятор вначале остывает в течение 10 минут, затем заряжается током 0.1*С в течение еще 20 минут. Этот режим уравнивает аккумуляторы в батарее — полностью зарядившиеся тихонько греются, не очень хорошо зарядившиеся — заряжаются лучше. После этого зарядка закончена и аккумулятор отключается.

Список ошибок:

  1. «TIME OVER» Истекло время быстрой зарядки (90 минут) и не сработал ни один из критериев окончания зарядки.
  2. «HIGH TEMP» Слишком высокая температура (выше 40 градусов).
  3. «INC TEMP» Температура быстро растет не в режиме быстрой зарядки.
  4. «HI VOLTAGE» Высокое напряжение (более 1.85 В) на одной банке.
  5. «HI RESIST» Высокое внутреннее сопротивление банки
  6. «CURRENT» Невозможно установить ток, т.е. при увеличении напряжения зарядки до максимума, ток не достиг требуемого значения.
  7. «LO VOLTAGE» Слишком низкое напряжение на аккумуляторе (менее 0.4 В на банку в фазе определения состояния)
  8. «NO U INC» Напряжение при подзарядке не растет
  9. «LO TEMP» Слишком низкая температура (менее 5 градусов)
  10. «NO ACC» Нет аккумуляторов

При ошибке появляется сообщение на дисплее, процесс зарядки останавливается. Для повторного цикла необходимо выключить питание устройства (или можно приделать кнопочку между ножкой микроконтроллера RESET и общим проводом).

Fuse bits микроконтроллера установлены на тактирование от внутреннего RC генератора 8 МГц.

Схема + прошивка + исходники [171,39 Kb]

Возможно, Вам это будет интересно:

meandr.org

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

we.easyelectronics.ru

Зарядное устройство-тестер аккумуляторов на Atmega8

Дата публикации: .

Рейтинг:  5 / 5

Это устройство предназначено для измерения ёмкости аккумуляторов Li-ion и Ni-Mh , а также для заряда Li-ion аккумуляторов с выбором начального тока заряда.

Управление

Подключаем устройство к стабилизированному блоку питания 5в и током 1А (например от сотового телефона). На индикаторе в течении 2 сек отображается результат предыдущего измерения емкости «ххххmA/c» а на второй строке значение регистра   OCR1A «S.xxx». Вставляем аккумулятор. Если нужно зарядить аккумулятор то кратко жмём кнопку ЗАРЯД, если нужно измерить ёмкость то кратко жмём кнопку ТЕСТ. Если нужно изменить ток заряда (значение регистра  OCR1A) то долго(2 сек) жмем кнопку ЗАРЯД. Заходим в окно регулировки регистра. Отпускаем кнопку. Кратко нажимая на кнопку ЗАРЯД меняем по кругу значения (50-75-100-125-150-175-200-225) регистра, в первой строке показывается ток заряда пустого аккумулятора при выбранном значении (при условии что у вас в схеме стоит резистор 0,22 Ом). Кратко жмём кнопку ТЕСТ значение  регистра OCR1A запоминаются в энергонезависимой памяти.
Если вы проделывали разные манипуляции с устройством и вам надо сбросить показания часов, измеренной ёмкости то долго жмём кнопку ТЕСТ (значение  регистра OCR1A не сбрасываются). Как только заряд окончен подсветка дисплея отключается, для включения подсветки кратко нажмите кнопку ТЕСТ или ЗАРЯД.


Логика работы устройства следующая:

При подаче питания, на индикаторе отображается результат предыдущего измерения ёмкости аккумулятора и значение  регистра OCR1A, хранящееся в энергонезависимой памяти. Через 2 секунды устройство переходит в режим определения типа аккумулятора по величине напряжения на клемах.

Если напряжение более 2В то это Li-ion аккумулятор и напряжение полного разряда составит 2,9В, иначе это Ni-MH аккумулятор и напряжение полного разряда составит 1В. Только после подключения  аккумулятора доступны кнопки управления. Далее устройство ожидает нажатия кнопок Тест или Заряд. На дисплее отображается «_STOP». При нажатии кратко кнопки Тест подключается нагрузка через MOSFET.

Величина тока разряда определяется по напряжению на резисторе 5,1Ом и, каждую минуту суммируется с предыдущим значением. В устройстве используется кварц 32768Гц для работы часов.

На дисплее отображается текущая величина емкости аккумулятора «ххххmA/c» и тора разряда «А.ххх», а также время «хх:хх:хх»с момента нажатия кнопки. Показывается также анимированный значок разряда аккумулятора. По окончании теста для Ni-MH аккумулятора появляется надпись «_STOP», результат измерения отображается на дисплее «ххххmA/c» и запоминается.

Если аккумулятор Li-ion, то также результат измерения отображается на дисплее «ххххmA/c» и запоминается, но сразу включается режим заряда. На дисплее отображается содержимое регистра   OCR1A «S.xxx». Показывается также анимированный значок заряда аккумулятора.

Регулировка тока заряда осуществляется с помощью ШИМ и ограничивается резистором 0,22Ом. Апаратно ток заряда можно уменьшить увеличив сопротивление 0,22Ом до 0,5-1Ом. В начале заряда ток плавно нарастает до значения регистра OCR1A или до достижения напряжения на клемах аккумулятора 4,22В (если аккумулятор был заряжен).

Величина тока заряда зависит от значения регистра OCR1A — больше значение — больше ток заряда. При превышении напряжения на клемах аккумулятора 4,22В значение регистра OCR1A уменьшается. Процесс дозаряда продолжается до величины регистра OCR1A равного 33, что соответствует току около 40 mA. На этом заряд заканчивается. Подсветка дисплея отключается.

Настройка

1. Подключаем питание.
2. Подключаем аккумулятор.
3. Подключаем вольтметр к аккумулятору.
4. Временными кнопками + и — (PB4 и PB5)добиваемся совпадения показания вольтметра на дисплее и на эталонном вольтметре.
5. Длительно нажимаем на кнопку ТЕСТ (2 сек), происходит запоминание.
6. Извлекаем аккумулятор.
7. Подключаем вольтметр к резистору 5,1Ом (по схеме около транзистора 09N03LA).
8. Подключаем регулируемый БП к клемам аккумулятора , выставляем на БП 4В.
9. Нажимаем кратко кнопку ТЕСТ.
10. Измеряем напряжение на резисторе 5,1Ом — U.
11. Высчитываем ток разряда I=U/5,1
12. Временными кнопками + и — (PB4 и PB5) устанавливаем на индикаторе»А.ххх» рассчитанный ток разряда I.
13. Длительно нажимаем на кнопку ТЕСТ (2 сек), происходит запоминание.

Устройство питается от стабилизированного источника напряжением 5 Вольт и током 1А. Кварц на 32768Гц предназначен для точного отсчета времени. Контроллер ATmega8 тактируется от внутреннего генератора частотой 8 МГц, также необходимо установить защиту от стирания EEPROM соответствующими битами конфигурации. При написании управляющей программы были использованы обучающие статьи с данного сайта.

Текущие значения коэффициентов напряжения и тока (Ukof . Ikof) можно увидеть если подключить дисплей 16х4 (16х4 предпочтительно для отладки) на третьей строке. Или в Ponyprog если открыть файл прошивки EEPROM (считать с контроллера EEPROM).
1 байт — OCR1A , 2 байт — I_kof, 3 байт — U_kof,  4 и 5 байт результат предыдущего измерения емкости.

Видео работы прибора:

Автор: Гапонов Сергей





Архив для статьи «Зарядное устройство/тестер аккумуляторов на Atmega8»
Описание:
Проект AVRStudio 6
Размер файла: 60.56 KB Количество загрузок:
2 135

Скачать

radioparty.ru

Автоматическое ЗУ на МК Atmega16 — бортжурнал Hyundai Accent 2005 года на DRIVE2

Стал обладателем автоматического зарядного устройства на микроконтроллере Atmega16.
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. Подробнее можно прочитать тут electronics-lab.ru/blog/123.html и тут radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=25&t=31187

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.

Алгоритм IU0U

Алгоритм IUI0U

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 electronics-lab.ru/blog/remont/119.html#comment743, а переделка БП в зарядное устройство неплохо описана вот здесь. www.aleksandrov.ru/fr/download.php?id=3736&sid
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.

Переделка БП

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.

Блок управления

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 depositfiles.com/files/rehbdqu73
И в заключение, несколько фото.
Расположение элементов в корпусе блока питания:

Расположение элементов в БП

Готовая же конструкция может выглядеть так:

Готовое ЗУ

Готовое ЗУ

Готовое ЗУ

Мое зарядное устройство выглядит так:

Мое зарядное устройство на Atmega16

Если кто знает где можно взять красивый корпус как на фотографиях выше — пишите.

Обновил корпус.

Полный размер

Полный размер

www.drive2.ru

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!»>

electronics-lab.ru