Схема зарядного устройства arduino

Схема зарядного устройства arduino

Зарядное устройство предназначено для обслуживания свинцово-кислотных аккумуляторов емкостью от 45 Ампер-часов и выше, как находящихся в эксплуатации, так и резервных, дежурных и т.д.

Версия 3 задумывалась как «бюджетная». Индикатора нет, микроконтроллер подешевле, стабилизатор напряжения на LM317T, самодельный трансформатор… Звуковой сигнал (бузер) тоже можно не ставить – о неправильном подключении аккумулятора сообщат загоревшиеся лампы разряда. Но применение сетевого трансформатора как-то уже и не современно. Поэтому я использовал (для пробы) импульсный блок питания 12В 10А с регулировкой 10-18В. Приобрести готовый импульсный БП или изготовить самому не составит особого труда. Работает, замечаний нет. Так что можно ставить импульсник и в первые версии.

Принцип заряда, температурные и временные режимы остались прежними. Также, ЗУ в режиме дежурства и разряда полностью отключено от сети 220 В. Для режима заряда и дозаряда оно само подключит себя к сети, о чем сообщит зеленый светодиод.

В корпусе от компьютерного блока питания зарядное выглядит так:

Основная печатная плата:

Кнопка «меню» и светодиоды на отдельной плате:

Инструкция по эксплуатации простая:

• подключить крокодилы к аккумулятору. Если включится пищалка, значит перепутали полярность аккумулятора.
• подсунуть к корпусу аккумулятора термодатчик, вставить вилку в розетку 220В.
• Включить выключатель.

Если аккумулятор полностью «убитый» и его напряжение менее 8 В, устройство откажется с ним работать.

Зарядное устройство оценит состояние Вашего аккумулятора и выберет нужный режим, о чем сообщит включением соответствующего светодиода.

Режим тренировки может быть включен только по Вашей команде.

В любой момент Вы можете вмешаться в процесс и установить режим, который посчитаете нужным.

Начало и окончание каждого режима зависит от напряжения и температуры аккумулятора.

Тренировка — это: разряд аккумулятора до напряжения U разряда, потом заряд, дозаряд и выход в режим контроля. Ток разряда зависит от применяемой лампы + 120мА вентилятор + 16мА МК.

Процесс заряда циклический: заряд – пауза – разряд током 0,5А – пауза. Длительность цикла определяется из расчета среднего тока за 1 сек = 5А. И этот процесс идет до определенного U заряда.

Дозаряд – это периодическое включение заряда при уменьшении напряжения аккумулятора до U заряда – 0,4В в течение 2 часов.

В режимах заряда и дозаряда при отключении сети 220 вольт ЗУ переходит в аварийный режим: отключится от сети и приостановит все процессы до появления сетевого напряжения, которое будет проверяться каждые 5 минут.

Потом ЗУ переходит в дежурный режим контроля. Когда напряжение уменьшится до U поддержки, включится заряд… дозаряд… и опять дежурный режим.

В архиве печатные платы и НЕХ-файл.

Источник



Arduino.ru

Универсальное тестово-зарядное устройство для аккумуляторов на Ардуино

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Внимание! НЕ НАЖИМАЙТЕ кнопку «ответить«!

В этом сообщении будут выкладываться новые версии зарядного устройства (если таковые будут).

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Интересная штука! Жаль нет дисплея такого — попробовать

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Можно взять другой и подправить в скетче инициализацию и вывод на дисплей.

• Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

forfrends, неплохая работа! Но есть замечания. У вас многие вещи не по «госту», например насколько я помню напряжение конца зарядки измеряется именно под зарядным током, а не отключая ток. Так же похоже не соблюдается методология cv/cc заряда (при беглом просмотре скечта не увидел) . Измерение внутренного сопротивления тоже не правильно, могу даже ссылки дать по госту -пункт 4.9.2 как видите это совсем другое. И вот ещё вариант на резисторах. По схемотехнике всё словно из начала 90х годов. Сейчас есть недорогие АЦП с тру-дифф входом. Один ацп + два резистора в делитель -и вот готов прецизионный 16-битный вольтметр с LSB меньше полмилливольта, и на вход ему можно подавать любую полярность, можно на нём же сделать детектор полярности. Так-же современные мониторы шунта, Всё это позволит поднять точность измерений и упростить схему.

Источник

TP4056 схема подключения модуля зарядки

Модуль зарядки TP4056 с защитой аккумуляторов от перезарядки, перегрузки и короткого замыкания. TP4056 со встроенным термодатчиком позволяет заряжать аккумулятор током до 1000 мА, сила тока регулируется заменой резистора Rprog на модуле. Рассмотрим, как правильно включить модуль зарядки аккумуляторов с нагрузкой к микроконтроллеру Ардуино для бесперебойного питания платы.

TP4056 модуль зарядки с защитой li-ion аккумуляторов

Контроллер TP4056 является улучшенной модификацией чипа TP4054. Имеет защиту от короткого замыкания, автоматически завершает зарядку аккумуляторов при напряжении на выходе 4,2 Вольт и снижении тока заряда до 1/10 от заданной величины. При зарядке аккумулятора на плате включается красный светодиод, когда батарея полностью заряжена включается встроенный зеленый светодиод.

Технические характеристики TP4056

• Контроллер: TP4056 для зашиты переразряда/перезаряда аккумулятора;
• Режим зарядки: линейная 1%;
• Ток зарядки: до 1 Ампер (настраивается);
• Точность зарядки: 1.5%;
• Входное напряжение: 4.5 — 5,5 Вольт;
• Напряжение полного заряда: 4,2 Вольт;
• Защита от переполюсовки: нет;
• Защита от перезаряда: 4,30 ± 0,050 Вольт;
• Защита от переразряда: 2,40 ± 0,100 Вольт;
• Входной разъем: mini USB и контакты для проводов;
• Размеры платы: 25 × 17 × 4 мм.

График зарядки аккумуляторов от TP4056 изображен выше. Процесс состоит из нескольких этапов. Сначала идет зарядка током 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (по умолчанию 1,2 кОм) до уровня 2,9 Вольт. Затем идет зарядка максимальным током, а при достижении заряда 4,2 Вольта происходит стабилизация напряжения. При достижении тока 1/10 от заданного значения — зарядка отключается.

Чтобы подобрать оптимальный ток зарядки аккумулятора, необходимо правильно подобрать резистор Rprog, согласно таблице, размещенной выше. Разберем простой пример: имеется аккумулятор емкостью 1700 Ампер/часов. Чтобы узнать необходимый ток зарядки, следует емкость разделить на 2, то есть: 1700 / 2 = 850 мА. Поэтому необходимо заменить резистор Rprog на резистор с сопротивлением 1,33 кОм.

TP4056 схема подключения с нагрузкой

На картинке выше, продемонстрировано использование модуля зарядки при подключении к нагрузке с одним аккумулятором 18650. Обратите внимание, что при отсутствии внешнего источника питания, подключенного к USB-порту или контактам IN, на пины OUT начнет поступать питание от аккумулятора. На выходе будет напряжение 3,7 Вольт, но это можно исправить, используя повышающий преобразователь.

TP4056 подключение аккумуляторов 18650

На схеме выше показано, как сделать с помощью модуля зарядки источник бесперебойного питания для микроконтроллера Arduino Uno или power bank. Но для этого следует подключить к модулю TP4056 несколько аккумуляторов, чтобы увеличить емкость батареи и более длительное время работы устройства. Также потребуется любой модуль, повышающий постоянное напряжение до 5 Вольт.

TP4056 схема подключения к Ардуино плате

Как мы уже говорили, данную схему повер банка можно использовать в качестве источника бесперебойного питания для Arduino Nano или Uno. Для этого к повышающему модулю следует подключить USB шнур. Черный провод USB кабеля припаивается к контакту модуля VOUT-, а красный провод к VOUT+. В качестве питания для модуля зарядки можно использовать солнечные панели или блок питания.

Заключение. Мы рассмотрели, как подключить модуль зарядки TP4056 и аккумуляторы 18650 с защитой от перезарядки и переразряда, чтобы сделать power bank своими руками. Теперь вы знаете, как правильно подключить к TP4056 к Arduino для бесперебойной работы устройств на микроконтроллере. Любые вопросы по рассмотренной теме вы можете оставить ниже в комментариях к этой записи.

Источник

ЗАРЯДКА АККУМУЛЯТОРОВ НА АРДУИНО

Предлагаемая схема для зарядки аккумулятора, реализован на Arduino nano и модуле mcp4725, она отображает информацию о напряжении аккумулятора и токе на экране ЖК. При тестах свинцовая батарея от мотоцикла использовалась для проверки зарядки. Есть в конце статьи в архиве схемы, чертежи печатной платы и исходный код.

Материалы для сборки зарядного устройства

1. Arduino Nano,
2. цифро-аналоговый преобразователь MCP4725,
3. два мощных транзистора BD911 на 90 Вт, ОУ LM358,
4. жидкокристаллический экран SSD1306 и пассивные элементы.

Схема зарядки аккумулятора на Ардуино

Позже в схему были добавлены некоторые изменения, а также в файлы кода.

• A0 0,22 Ом позволяет рассчитывать потребляемый ток путем измерения напряжения, падающего на резисторах.
• Разница потенциалов между А1 и А2 позволяет увидеть, подключен ли аккумулятор и каково напряжение аккумулятора.
• RV1 был использован для ограничения напряжения от транзисторов.
• RV2 предназначен для регулировки усиления напряжения операционного усилителя.
• RV3 и RV4 служат для калибровки, чтобы точно измерить напряжение аккумуляторной батареи.

Следует помнить, что для правильного измерения аналоговых входов необходимо отрегулировать подстроечники с помощью измерителя. При вычислениях в программе Arduino может потребоваться внести незначительные изменения.

В конструкции ЗУ использовался 5-позиционный переключатель в качестве кнопки, но можно использовать конечно 4 обычные микро-кнопки. Скачать файлы проекта

Источник

Зарядное устройство на 12 В на основе Arduino и LM317

В настоящее время большая часть электронных устройств запитывается с помощью свинцово-кислотных батарей. В этой статье мы рассмотрим как перезаряжать подобные батареи с помощью простой схемы на Arduino, которую можно собрать в домашних условиях – отличный шанс сэкономить на покупке зарядного устройства.

Для начала постараемся понять основные принципы работы свинцово-кислотных батарей чтобы мы смогли спроектировать наше зарядное устройство максимально эффективным образом. Большинство продающихся в настоящее время свинцово-кислотных батарей имеют напряжение 12 В. Ампер-часы (А*ч) каждой батареи могут отличаться в зависимости от требуемой емкости батареи, к примеру батарея на 7 А*ч будет способна обеспечивать ток 1 Ампер в течение 7 часов (1 Ампер * 7 часов = 7 А*ч).

Рекомендуемый ток заряда для свинцово-кислотных батарей составляет 1/10 от их емкости (в Ампер-часах). То есть для батареи емкостью 7 А*ч рекомендуемый ток заряда будет составлять 0,7 Ампер. Больший ток заряда может нанести вред батарее и уменьшить срок ее службы. Учитывая данный фактор мы и будем проектировать наше домашнее зарядное устройство, способное обеспечивать переменное напряжение и переменный ток. Ток заряда будет регулироваться на основе значения емкости батареи.

Создаваемое нами устройство для заряда свинцово-кислотных батарей можно будет использовать и для заряда ваших мобильных телефонов при помощи соответствующей регулировки подаваемого тока и напряжения с помощью потенциометра. То есть наше устройство представляет собой источник регулируемого постоянного тока, которое работает от сети переменного тока. Также для лучшего понимания материала этой статьи можно прочитать недавно рассмотренный на нашем сайте проект источника напряжения питания 0-24В 3А на Arduino и LM338.

Необходимые компоненты

1. Трансформатор на 12В 1А.
2. Микросхема LM317 (2 шт.) (купить на AliExpress).
3. Диодный мост W005.
4. Контактная колодка (2 шт.).
5. Конденсаторы 1000 мкФ (купить на AliExpress) и 1 мкФ (купить на AliExpress).
6. Конденсаторы 0,1 мкФ (5 шт.) (купить на AliExpress).
7. Резистор 1 кОм (5 шт.) (купить на AliExpress).
8. Диоды Nn007 (3 шт.).
9. Операционный усилитель LM358 (купить на AliExpress).
10. Шунтирующее сопротивление (проводник) 0.05 Ом (купить на AliExpress).
11. Плата Arduino Nano (опционально) (купить на AliExpress).
12. ЖК дисплей 16х2 (опционально) (купить на AliExpress).

Работа схемы

Схема зарядного устройства без платы Arduino и ЖК дисплея представлена на следующем рисунке.

Основная цель нашего источника питания на 12 В – управлять напряжением и током, подаваемым на свинцово-кислотную батарею чтобы заряжать ее в максимально комфортном для нее режиме. Для этой цели в схеме использованы две микросхемы LM317 – одна для управления значением напряжения (U3), а вторая (U1) для ограничения тока. Также мы настоятельно рекомендовали бы вам изучить даташит на микросхему LM317, поскольку это может пригодиться вам не только для этого проекта, но и для других похожих проектов, в которых данная микросхема используется в качестве регулятора напряжения.

Простая схема регулятора напряжения, взятая из даташита на LM317, представлена на следующем рисунке.

В этой схеме значение выходного напряжения регулируется с помощью значений сопротивлений R1 и R2, в нашем проекте мы это делаем с помощью изменения сопротивления резистора R2. Формула для вычисления значения выходного напряжения выглядит следующим образом:

Vout = 1.25 (1+R2/R1).

Используя данную формулу мы в нашем проекте выбрали значение сопротивления 1K (R8) и использовали потенциометр 10К (RV2).

Схема ограничения значения тока, взятая из даташита на LM317, представлена на следующем рисунке.

Это простая схема, которая может быть использована для ограничения значения тока в нашей схеме, основанная на значении сопротивления R1. Формула для вычисления значения выходного тока выглядит следующим образом:

Основываясь на этой формуле мы в нашей схеме выбрали значение сопротивления RV1=100 Ом.

То есть для управления значениями выходных напряжения и тока мы в нашей схеме использовали два потенциометра — RV1 и RV2. На микросхему LM317 напряжение подается с выхода диодного моста, а на диодный мост – с выхода трансформатора через коннектор P1. Трансформатор должен быть на 12 В и 1 А. Представленная схема достаточна для того чтобы выполнять поставленную функцию – обеспечивать на выходе схемы заданные ток и напряжение. Но ее можно улучшить с помощью ЖК дисплея, на экране которого можно наглядно контролировать указанные параметры.

Отображение значений напряжения и тока на ЖК дисплее с помощью Arduino

Отображать текущие значения напряжения и тока на выходе нашей схемы мы можем с помощью платы Arduino Nano и ЖК дисплея 16х2.

Поскольку плата Arduino Nano работает с напряжениями не более 5 В, то для того чтобы не сжечь ее напряжением 12 В мы применим делитель напряжения, схема которого представлена на следующем рисунке. Также вопросы контроля значения напряжения на выходе схемы с помощью платы Arduino можно изучить в статье про источник напряжения питания 0-24В 3А на Arduino и LM338.

Для измерения значения тока мы использовали шунтирующее сопротивление R4 чтобы создать падение напряжения на резисторе как показано на следующей схеме. После этого мы можем легко определить значение тока, используя известный закон Ома – I=V/R.

Значение шунтирующего сопротивления мы выбрали равным 0.05 Ом, поэтому максимальный ток, который можно пропускать через нашу схему, будет равен 1,2 А, что соответствует выбранным нами параметрам трансформатора. Мощность, рассеиваемую на резисторе, можно будет определить с помощью известного выражения P=I^2/R. В нашем случае получаем P=(1.2*1.2*0.05) => 0.07, что менее чем четверть ватта. При изменении значения шунтирующего сопротивления рассеиваемую мощность необходимо будет пересчитать.

Теперь, когда мы можем рассчитать падение напряжения на резисторе R4, мы можем рассчитать ток через нашу схему с использованием Arduino. Но это падение напряжения слишком мало для того, чтобы его можно было измерить с помощью Arduino. Поэтому в нашей схеме мы применили операционный усилитель LM358 как показано на выше приведенном рисунке. Сигнал с выхода данного операционного усилителя подается на нашу плату Arduino через R-C-схему чтобы измерять значение тока и отображать его на ЖК дисплее.

Далее можно использовать какой-нибудь симулятор (рекомендуется) для проверки работоспособности схемы прежде чем собирать ее в «железе». Мы данном случае использовали симулятор Proteus 8 для тестирования схемы как показано на следующем рисунке. Скачать готовый файл нашей схемы для данного симулятора вы можете по следующей ссылке.

Создание печатной платы для нашего устройства

Данная статья является переводом с этой статьи на англоязычном сайте и раздел про создание печатной платы я не переводил потому что подходы, использованные авторами статьи-оригинала для создания печатной платы, могут кардинальным образом отличаться от тех подходов, которые используете вы. Поэтому если вы хотите реализовать рассмотренное в данной статье зарядное устройство на 12 В на печатной плате, то можете сделать это любым удобным для вас способом (к которому вы привыкли). У авторов статьи-оригинала в результате получилось устройство следующего вида:

Тестирование зарядного устройства

Плата Arduino и ЖК дисплей не являются обязательными элементами для нашей схемы – они используются только для целей контроля, поэтому вы можете временно смонтировать их на схеме с помощью специальных колодок, чтобы потом можно было легко их убрать и использовать в других проектах.

Для тестирования устройства удалите с нее плату Arduino и подсоедините схему к трансформатору. После этого отрегулируйте выходное напряжение к требуемому уровню с помощью потенциометра RV2. Проверьте выходное напряжение схемы с помощью мультиметра и подсоедините ее к батарее как показано на следующем рисунке. Теперь наше устройство готово к работе.

Прежде чем подсоединять плату Arduino к нашей схеме удостоверьтесь что на контакте, к которому мы будем ее подсоединять, напряжение не превышает 5 В, иначе мы можем испортить плату Arduino. Используйте ниже приведенный текст программы для загрузки его в плату Arduino. Эта программа предназначена для отображения значений тока и напряжения на экране ЖК дисплея. Более подробно весь этот процесс показан в видео в конце статьи.

Данное устройство можно использовать и для заряда сотовых телефонов, но для этого необходимо будет уточнить какие значения напряжения и тока требуются для заряда вашего сотового телефона. Также к схеме необходимо будет подсоединить USB кабель.

Исходный код программы

Код программы достаточно простой, поэтому комментариев к нему нет. Но если у кого возникнут какие либо вопросы по тексту данной программы, то вы можете задать их в комментариях к данной статье.

Источник