Зарядное устройство для авто на микроконтроллере. Схема плавного выключения дальнего света. Обозначение символов на дисплее

Данное зарядное устройство предназначено для независимой автоматической зарядки трёх малогабаритных АКБ, размера ААА, АА. Весь процесс зарядки индицируется светодиодами. Если аккумулятор не разряжен до 1-го вольта, то ЗУ проведёт его разрядку и только потом начнётся зарядка, по окончании которой ЗУ проверит работоспособность аккумулятора, и если он будет неисправен, то подаст соответствующий сигнал.
За основу своей конструкции, я взял схему из журнала «Радио» № 10 за 2007 год - «Зарядное устройство на микроконтроллере PIC12F675», стр. 33-35.

Схема зарядного устройства и схема блока питания, приведены ниже на рисунках 1 и 2. В оригинальном зарядном устройстве, был использован импульсный блок питания на микросхеме TNY264, который подробно описан в журнале "Радио" за 2006 год, стр. 33-34, и в качестве которого можно использовать любой подходящий блок питания, с выходным напряжением 9 - 12 вольт, и током нагрузки от 1,5 ампера.

Рисунок 1.
Схема электрическая принципиальная.

Рисунок 2.
Схема электрическая принципиальная блока питания.

Программа для применённого в схеме микроконтроллера PIC12F675, постоянно дорабатывается. На данное время есть версия прошивки ZU_12F675_V_6.5.1. Я прошил версией ZU_12F675_V_6.4. Работает нормально. В прикреплённом архиве имеются все эти прошивки.
Данное зарядное устройство так же можно собрать и на микроконтроллере PIC12F683, программа для него написана пользователем kpmic с форума, ссылка на который приведена ниже и основательно отличается от версий для МК 12F675.
На данном микроконтроллере я работу устройства не проверял, а прошивка для него также имеется в прикреплении.
Да, схема и плата при применении данного микроконтроллера переделки не требует, отличие от версий для МК 12F675
измерение напряжения производится по прерыванию АЦП..

Работа схемы.

После подачи питающего напряжения, МК DD1 последовательно проверяет наличие подключенных к ячейкам аккумуляторов. При отсутствии напряжения на гнезде XS1 - МК DD1 "делает вывод”, что аккумулятор не установлен и переходит к анализу состояния следующей ячейки. Когда аккумулятор подключен, MK DD1 измеряет его напряжение, и если оно более 1 В. ячейка включается на режим разрядки.
На выводе 5 регистра DD2 появляется высокий уровень напряжения, открывается транзистор 1VT3, и через него и резистор 1R8 протекает ток разрядки около 100 мА, а светодиод 1HL2 начинает светить, индицируя этот режим.
Как только напряжение аккумулятора станет менее 1 В, МК DD1 выключит режим разрядки и светодиод 1HL2 погаснет. Высокий уровень появится на выводе 6 регистра DD2, откроются транзисторы 1VT1 и 1VT2, начнется зарядка аккумулятора и загорится светодиод 1HL1.
В этом режиме МК DD1 периодически измеряет напряжение на аккумуляторе, и когда оно достигнет значения 1,45 В, он начинает проверять возрастает напряжение или нет. Когда напряжение перестает увеличиваться, режим зарядки прекращается и кратковременно включается режим разрядки (загорается светодиод 1HL2) и измеряется напряжение на аккумуляторе. Если оно будет 1,1 В и менее, что свидетельствует о неудовлетворительном состоянии аккумулятора, светодиод 1HL2 станет мигать.

При подключении к ЗУ аккумулятора, напряжение на котором менее 1 В, режим зарядки включается сразу.
Для охлаждения элементов ЗУ применен вентилятор М1, который начинает работать при включении режима зарядки любого из аккумуляторов. Так как на него поступает напряжение питания меньше номинального (примерно 8,5 В), вращается он медленно, но производительности достаточно для охлаждения устройства. После окончания зарядки всех аккумуляторов вентилятор прекращает работу, а светодиод HL1 зеленого цвета свечения начинает мигать, показывая, что ЗУ можно отключить от сети.

ЗУ собрал на печатке, которую сделал по размерам имеющегося корпуса

Рисунок 3.
Печатная плата ЗУ.

При номиналах 1R2 24Ома - ток заряда около 0,22А и 1R8 10 Ом - ток разряда - 0,1А. Если нужны другие токи (под конкретный АКБ), то необходимо подбирать эти резисторы.

При прошивке МК особое внимание об-ратить на калибровочный байт, прошитый на заводе. Перед программированием необходимо прочитать содержимое его памяти. В конце последней строки вместо 3FFF будет 34ХХ это и есть байт, после загрузки hex в буфер программы эту константу нужно вернуть на место вручную ! Ели затереть калибровочный байт, ЗУ не будет работать.

Ниже на рисунке 4, он обведён красным квадратом.

Рисунок 4.
Скрин с калибровочным байтом.

Если собрано все правильно, детали исправные, МК прошит как говорилось раньше, то ЗУ начинает работать сразу.
В процессе прогонки (проверки работоспособности, проверка max тока потребления, чтобы определиться с блоком питания) проводил заряд-разряд АКБ на всех каналах по раздельно и вместе.

У применённой мной версии прошивки, после включения устройства - кратковременно мигают светодиоды разряда.
Если напряжение больше 1 V - включается разряд, загораются светодиоды разряда и светодиод индикации включения.
Желтый (1HL2) - разряд до 0,9 V, красный (1HL1) - заряд, напряжение зависит от состояния аккумулятора, чем хуже аккумулятор, тем выше напряжение, может доходить до 2,5 V (зависит от внутреннего сопротивления аккумулятора).
После окончания заряда, на 10 сек. включается желтый (разряд) и измеряется напряжение на аккумуляторе, и если оно упало до 1,1 вольта (и ниже), то мигает желтый светодиод. Аккумулятор в таком случае можно выкинуть или использовать в пультах управления. Хватает на пару месяцев.
При тестировании использовал свой лабораторный БП:

Рисунок 5.
Лабораторный БП.

Зеленый (HL1) включается при отсчете минутных интервалов, вспыхивает каждую минуту.
Так как устройство предназначенного для длительной работы (полный цикл заряд-разряд АКБ 2,8 А/ч занял около 15 часов), то желательно проконтролировать температурный режим силовых элементов (1DA1, 1VT2 во всех каналах) в подготовленном Вами корпусе.
Я сначала установил 1VT2 такие, как по схеме - КТ973, но в процессе работы «уж больно сильно они грелись» - до 70С. Пришлось поставить по мощнее - TIP146 (по схеме Дарлингтона, составные, аналог КТ825). Можно было в принципе оставить и КТ973, только желательно предусмотреть для них теплоотвод.
7805 тоже порядочно греются, если есть возможность, то их тоже лучше ставить на радиатор (все три на общую пластину через изолятор).

После всех тестов определился с параметрами необходимого БП, который должен иметь напряжение 9,5 V, и с током нагрузки 1,5 А.
Сначала пытался использовать и «китайские» малогабаритные БП, потом принял решение собирать ИБП по подобию в оригинале, на основе микрух TNY267PN (имеются в наличии). При проектировании использовал программу PIExpertSuite. Данная прога очень упрощает изготовление ИБП.
Вот скрин рабочего проекта:

Рисунок 6.
Скрин рабочего проекта схемы БП.

Рисунок 7.
Спецификация (список элементов).

Схема электрическая принципиальная, применённого мной в устройстве блока питания.

Рисунок 8.
Схема блока питания.

Программа PIExpertSuite очень удобная для проектирования импульсных блоков питания (правда, только на основе подобных микрух) и дает все рекомендации в использовании и применении компонентов, а также и изготовлении импульсного трансформатора.

Изготовил плату ИБП

Рисунок 10.
Печатная плата ИБП.

Собрал, проверил в работе.

Рисунок 11.
Собранная конструкция блока питания.

При изготовлении ЗУ обратил внимание, что в схеме есть неточности: вывод 4 (GP3/MCLR) DD1 подключить к плюсу питания через резистор 1 к; перепутаны ноги DD1 5, 7 - это 1-й и 3-й канал (просто поменять местами при изготовлении платы).

Рисунок 12.
Плата БП в корпусе.

Рисунок 13.
Плата ЗУ в крышке корпуса.

Рисунок 14.
Компоновка устройства.

По данному ЗУ есть форум журнала "Радио", где обсуждаются некоторые вопросы по повторению данной конструкции…

Если кто-то заинтересуется данной конструкцией, и в процессе сборки, или настройки возникнут какие либо вопросы, то задавайте их на форуме. Чем смогу - обязательно помогу и отвечу на вопросы.

В прикреплённом вложении содержатся все необходимые файлы для сборки ЗУ.

Архив для статьи.

Который был собран для тестирования в корпусе от cd-привода. Оказалось, что устройство прекрасно справляется со своими функциями, заряжает и разряжает практически любые аккумуляторы, подсчитывая при этом ёмкость. Чередуя циклы заряда и разряда, можно проводить восстановление аккумуляторов. В проводившемся недавно конкурсе идей было предложено сделать более человеческий вариант.

Новое универсальное зарядное устройство питается через USB от зарядки для смартфона или планшета. Можно питать и от USB-порта компьютера. На плате установлен micro-usb, но можно установить и любой другой вариант. Также имеется гнездо под стандартный DC-штекер; при питании через него напряжением более 5 вольт, на плате снимается джампер и логическая часть начинает питаться через LDO стабилизатор. При питании от 5 вольт джампер должен быть установлен (он просто закорачивает вход и выход стабилизатора +5 вольт).

Устройство размещено на плате размером 10*12 см. ЖК-индикатор 16*2 с i2c-преобразователем закреплён на монтажных стойках. На плате имеются винтовые клеммники для подключения заряжаемого аккумулятора и нагрузки для разряда, в качестве которой может выступать лампочка или мощный цементный резистор на 5Вт сопротивлением, например, 4,7 Ом. Сопротивление этого резистора рассчитывается по формуле R=U/I, где U-напряжение аккумулятора, а I - желаемый начальный разрядный ток. Если разрядку производить не планируется, то нагрузку можно не подключать. Управление осуществляется при помощи трёх кнопок. Информация отображается на дисплее, помимо этого используется маленький бипер без встроенного генератора и светодиод. Чем ярче горит светодиод, тем больше ширина импульсов в режиме заряда.

Схема зарядного устройства такая же, как и в первоначальном тестовом варианте с непринципиальными изменениями. Полевые транзисторы должны быть с логическим уровнем упраления (logic level), найти их можно на компьютерных платах. Транзисторы драйвера p-канального полевика должны быть токовыми, например - SS8050 и SS8550. Дроссель преобразователя должен выдерживать соответствующий ток.

нажми для увеличения
Режимы работы умного универсального зарядного устройства:

• главное меню. в нём осуществляется выбор параметров зарядки, разрядки, калибровка вольтметра
• заряд. текущие и установленные параметры заряда отображаются на экране, есть возможность изменения параметров прямо в процессе зарядки. происходит ограничение напряжения и тока до заданных значений при помощи ШИМ. заряд завершается при достижении заданного напряжения и уменьшении тока заряда ниже заданного.
• разряд. управление аналогично заряду. разряд завершается при уменьшении напряжения или тока ниже заданных.

Калибровка измерения тока при заряде и разряде осуществляется при помощи подстроечных резисторов по показаниям образцового амперметра. Калибровка вольтметра осуществляется аналогично. Для перепрошивки микроконтроллера на плате предусмотрен ISP-разъём.

Данный вариант прибора вполне пригоден к использованию, но многое можно улучшить. Плату можно сделать более компактной, держатели батарей разместить прямо на ней. Возможно, будет ещё один вариант устройства, если к нему будет интерес. Этот самый интерес ты можешь выразить, поставив лайк в любой соц.сети, нажав кнопку под статьёй. Чем большим будет интерес, тем больше будет стимул работать над этим проектом, информация будет дополняться.

С пожеланиями, дополнениями и уточнениями - милости просим в комментарии.

Печатная плата: скоро
прошивка: скоро

"Народный" вариант почти универсальной зарядки на Aliexpress: Lii-100 .

Небольшая доработка универсального зарядного устройства, позволяющая задавать ток разряда. Изначально он определялся лишь сопротивлением нагрузочного резистора. С данной же доработкой ток можно регулировать в пределах этого значения, т.е. максимальный ток определяется нагрузочным резистором, но можно выставить и меньший.

Доработку можно выполнить навесным монтажом или на небольшой плате. Вместе с ней меняются некоторые сигналы. Так, сигнал ШИМ заряда (частота в районе 66 кГц) берётся теперь с OC1A, ШИМ разряда - с OC1B, звук - с OC2. На плате для этого придётся перекинуть два резистора (идущие на OC1A и OC2) и сделать разрыв от неиспользуемого более PB0. Изменения на схеме показаны жёлтым цветом.

Операционный усилитель можно применить такой же, как на измерении тока в основной части схемы. MCP6002 у нас не нашёлся, вместо него поставлен TLC2272. Регулировка разрядного тока работает так же, как в оригинальном IMAX. При этом будет греться не только нагрузочный резистор, но и полевик Q1.

Так как за всё время пользования устройством мы питали его исключительно от USB, то прошивка оптимизирована под выходное напряжение не более 5 вольт, почти для всех "круглых" аккумуляторов этого достаточно: можно заряжать и разряжать одиночные литиевые банки или два последовательно соединённых никелевых аккумулятора, максимальный ток - 2 ампера.

Зарядное устройство такая вещь, которая необходима каждому владельцу автомобиля. Можно купить готовое ЗУ в магазине, можно собрать его самому по многим , а можно использовать промежуточный вариант - приобрести конструктор для самостоятельной сборки. В этом случае вам понадобится только силовой трансформатор и корпус. Недавно заказал такое ЗУ и теперь поделюсь информацией о нём с вами, уважаемые посетители сайта "Радиосхемы".

Технические характеристики ЗУ:

Вольтметр ……………………………..........................................….. 0 до 29,9 Вольт

Амперметр..................................................................... до 9,9 Ампер

Стабилизатор тока зарядки ………..................................…… от 0,5 до 9,9 Ампер

Таймер отключения заряда ……………..............................….. от 1 до 30 часов

Заданное напряжение на аккумуляторе, при котором будет отключен заряд ……………………..................................................................…. от 5,1 до 30,0 Вольт

Защита от короткого замыкания

Защита от переполюсовки при подключении аккумулятор а

Комплект поставки:

З/У SPARK -3 ……………….............…. 1 шт.

Диодный мост 50 Ампер …......….. 1 шт.

Тиристор 12 Ампер ………….......... 1 шт.

Диод 1N4007 ………………............….. 2 шт.

Рамка для индикатора..….......…… 1 шт.

Инструкция …………………..............… 1 шт.

Назначение прибора

Зарядное устройство SPARK-3 предназначено для заряда аккумуляторов с напряжением 6, 12, 24 вольт током от 0,5 до 9,9 ампер до заданного напряжения или заданное время. В состав прибора входят: Вольтметр, Амперметр, стабилизатор тока, автомат отключения при достижении на аккумуляторе заданного напряжения, таймер. В комплект входит собранная и отлаженная плата, диодный мост, симистор, два диода и рамка для монтажа индикатора в корпус. Управление производится с помощью трех кнопок:

верхняя кнопка - "Верх ”
средняя кнопка - "Меню ”
нижняя кнопка - "Вниз ”

Для включения режим зарядки нажать "Верх ” при этом засветится светодиод "зарядка” инициируя включенный режим зарядки. Последующие нажатия на кнопку "Верх ” будут переключать индикацию напряжения или тока. Если включен амперметр, на индикаторе показана буква "А ” (например "0,0А ”). Для отключения режима заряда нажать кнопку "Вниз ”, светодиод " зарядка” гаснет, последующие нажатия этой кнопки так же поочередно показывают на индикаторе напряжение или ток. Для изменения параметров заряда служит кнопка "Меню ”.

При первом нажатии и удержании будет показан символ вольтметра "- U ” после отпускания показано напряжение от 5,1 до 30,0 вольт. Последняя цифра мигает. С помощью кнопок "Верх ” и "Вниз ” установить требуемое напряжение, при достижении которого будет отключен режим заряда.

При втором нажатии и удержании будет показан символ ампер " - A ” после отпускания показано задание тока заряда от 0,5А до 9,9А в амперах с помощью кнопок "Верх” и "Вниз” установить требуемый ток заряда.

При третьем нажатии и удержании будет показан символ часов " - h ” при отпускании показано задание таймера отключения от 1h до 30h (от 1 до 30 часов) с помощью кнопок "Верх ” и "Вниз ” установить требуемое значение таймера отключения.

При четвертом нажатии на индикаторе будут три черточки "- - - ”. при отпускании прибор выйдет из режима Меню, на индикаторе не будет мигать последняя цифра.

Как заряжать аккумулятор

Подсоедините крокодилы, на клеммы аккумулятора нажимая кнопку "Вниз” переключите прибор в индикацию напряжения. Вольтметр покажет напряжение на аккумуляторе. Нажмите кнопку "Верх”. Включится светодиод " зарядка”. Ток будет плавно подниматься до заданного значения. Каждые две минуты ток выключается на 4 секунды и при отключенном токе напряжение сравнивается с заданным максимальным напряжением, если напряжение на аккумуляторе достигнет заданного значения, то зарядка отключится и светодиод " зарядка” погаснет. Если напряжение на аккумуляторе не достигнет максимального значения, то отключение произойдет по истечении задания таймера (от 1 до 30 часов).

- Для ручного отключения зарядки нажать кнопку "Вниз”

-
Аккумулятор с напряжение меньше 5 вольт заряжаться не будет.

-
При переполюсовке клемм ток зарядки так же не будет включен.

-
При выключенном заряде или отсутствии сети 220 вольт прибор не разряжает аккумулятор.

Сборка зарядного устройства

Собираем зарядное устройство с МК согл асно принципиальной схемы - клик для увеличения картинки:

Для сборки зарядного устройства SPARK-3 потребуется трансформатор мощностью от 100Вт до 250Вт с напряжением на вторичной обмотке 18 - 22 Вольт, корпус и радиатор (пластина размером 100*150*3 мм). Если необходимо собрать зарядное устройство для аккумуляторов 24 вольта, то трансформатор должен иметь напряжение на вторичной обмотке 30 вольт.

Выпрямитель и симистор закрепить на радиаторе. Радиатор закрепить в корпусе через изоляторы. Кнопки на плате служат только для проверки устройства при установке в корпус рекомендуеся припаять другие кнопки установленные на передней панели.

При первом включении не подключая аккумулятор, нажимая кнопку "Вниз” переключить в Вольтметр. Вольтметр должен показывать "00,0" если вольтметр показывает напряжение, значит, пробит симистор, подключать аккумулятор недопустимо. Для замены подойдет любой импортный симистор на ток 12-20 ампер. Не подключать отечественные симисторы - для них требуется большой ток включения. Цена данного набора может колебаться в пределах 12-20уе - уточняйте в интернет магазинах. В дальнейшем устройство будет собрано, подключено к электронному трансформатору и размещено в корпусе. Следите за публикациями!

Обсудить статью ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО С МИКРОКОНТРОЛЛЕРОМ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ СБОРКИ

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, а переделка БП в зарядное устройство неплохо описана
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 – WH1602 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