Меню

Схема зарядного устройства мега



Схема зарядного устройства мега

Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов на Atmega 8.

Автор: nbo
Опубликовано 26.01.2018
Создано при помощи КотоРед.

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

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

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

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

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

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

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

Разьем ISP1 служит для внутрисхемного программирования МК, распиновка его стандартна для варианта 6 контактов. Реле RL1 служит для включения силового трансформатора. Транзистор управления реле любой средней мощности типа npn, ставил КТ817. Реле выпаивается из платы бесперебойника, также в зависимости от типа платы можно выпаять кварцевый резонатор на 8 Мгц, стабилизатор 7805, стабилизатор 7812 для силового модуля. Переменным резистором RV1 устанавливаем контрастность дисплея. Дисплей используется типа 0802 с кирилицей. Типоразмер всех используемых SMD резисторов и конденсаторов 1206. Конденсатор C16 танталовый SMD 10мкф 16 вольт.

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

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

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

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

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

Подключаем ЗУ к сети, подключаем батарею, устанавливаем требуемый ток заряда в диапазоне 0-10А вращением энкодера, нажимаем энкодер. Ток заряда плавно растет до установленного значения. При достижении на батарее 14.4 вольта ток плавно падает при условии неизменности напряжения на батарее в 14.4 вольта. При падении тока зарядки ниже 0.5А и напряжении 14.4 вольта считается что батарея заряжена и зарядка прекращается — выводится надпись «Батарея заряжена». При невозможности достижения напряжения на батарее в 14.4 вольта при токе 0.5 А в течении 4 часов выводится надпись «Проверь батарею не берет заряд» и заряд отключается. Если при включении зарядки ток не растет появляется надпись «Плохой контакт с батареей» и заряд отключается. При пробое тиристора и неконтроллируемом увеличении напряжения выше 15 вольт заряд отключается и появляется надпись «ERROR VOLTAGE». При чрезмерном увеличении тока заряда или КЗ также заряд отключается и выводится надпись «Ошибка по току». Чтобы досрочно прервать заряд энкодером уменьшаем ток до нуля и нажимаем энкодер или просто снимаем клемму с батареи. Для изменения тока заряда в процессе зарядки вращаем энкодер и нажимаем, появляется надпись «Ток изменен».

Источник

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

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.

Читайте также:  Портативные пусковые зарядные устройства jump starter

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). :yahoo:

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

Первые шаги разработки или прототип устройства, замеры все вручную.

Источник

29 августа 1885 г.

1924 год первый советский мотоцикл «Союз» прошел трассу в 1 476 км. Москва — Харьков — Москва
Первое в мире водительское удостоверение

14 август 1893 год

Франция — Париж

В наше время, большинство MC — мирные.

Outlaws MC

Pagans MC

Hells Angeles MC

Bandidos MC

  • На старт
  • Гараж
    • Рама
    • Мотор
    • Топливная система
    • Трансмиссия
    • Выхлопная система
    • Электрика
  • Мопеды
    • ИЖ — Планета 5
    • Suzuki — Bandit 250
    • Урал — к750
    • Урал — M67
    • Yamaha — Raid TTR 250
    • Honda — Magna 250
    • Irbis — XR 250
  • Инструмент
  • Матчасть
  • Заметки
  • О чём?

Кастом, тюнинг

Кастомная техника из СССР

Боббер это?

Немного истории и про бобров

  • Raptor — красим шлем

  • Кастом, тюнинг

    Разного рода тюнинг и кастом

    МАГНИТОФОН

    Вы здесь

    Автоматическое зарядное устройство для АКБ на Atmega16

    Первая запись на форуме первой страницы — июнь 2010 года, последняя — 21 марта 2019 года. Ветка жива и по сей день, а устройство будоражит всех, кто испытывает необходимость в данном зарядном устройстве. Всем кому интересно, прошу проследовать в форум и ознакомиться с темой подробнее по ссылке.

    Далее немного теории и пояснений.

    Свинцово-кислотный аккумулятор изобретение XIX века (1859 г. Планте), до настоящего времени самая продаваемая батарея и в некоторых инженерных решениях альтернативы нет. Состоит из свинцовых пластин и пластин оксида свинца в среде раствора серной кислоты. При работе АКБ пластины покрываются твёрдым сульфатом свинца. Если АКБ нужна для мощности и быстрой отдачи максимальной энергии, то пластины ближе и плотнее. Если нужно собирать больше энергии и отдавать длительное время, то пластины толще, расстояние больше, а корпус глубже для того, чтобы мусор сульфата свинца опадал вниз и не мешал реакции. Глубокая разрядка приводит к тому, что пластины полностью забьются сульфатом свинца и реакция прекратится.

    1. Напряжение измеряется в Вольтах, ток в Амперах, Мощность в Ваттах, Ёмкость — Ампер в час. Пусковой ток — максимальный ток без просадки АКБ ниже 9В в течении 30 сек. (cold craking amps CCA)

    2. Ёмкость аккумулятора измеряется в ампер-часах (А*ч) во всяком случае так принято, а это значит, что АКБ ёмкостью в 5 А*ч, способен выдавать в нагрузку которая потребляет 5 Ампер — в течении часа до порогового (допустимого) падения напряжения.

    Вот тут начинается самое интересное, и интерес в том, что ёмкость это вместилище используемое для хранилища. Электрическая ёмкость это в свою очередь характеристика проводника и мера его способности накапливать электрический заряд. В системе СИ — ёмкость измеряется в фарадах и представлена как:

    C=Q/α , где Q — заряд, α — потенциал.

    О какой же ёмкости идёт речь, когда на АКБ пишут А*ч? А вот о какой — энергетическая ёмкость. Энергитическая ёмкость — энергия отдаваемая полностью заряженным аккумулятором при разряде до наименьшего допустимого напряжения.

    В таком варианте принять понятие ёмкость — проблематично, а взять это за производительность с учётом условий можно. Если на примере компрессорного оборудования рассмотреть, то с натяжкой тогда, это тоже самое как измерять ёмкость ресивера не в кубических метрах, а кубометры в минуту. Но, ёмкость ресивера всё же в кубатуре, а вот выдача (разряд ресивера) воздуха это производительность — кубы в минуту. Закачка воздуха в ресивер (зарядка ресивера) тоже кубы в минуту. Ну и как следствие производительность АКБ — А*ч.

    — В АКБ идёт электро-химический процесс трансформации одних химических веществ в другие при заряде и обратный при разряде — производящий энергию.

    — Ток разряда АКБ не линеен. Более того, имеется такой параметр как номинальный ток разряда, это ток 20-10 часового цикла разряда АКБ.

    — Ёмкость она же Q количество энергии, за ёмкость берут Кулон при силе тока в 1А в течении одной секунды, отсюда 1А*ч =3600 Кл. Далее Q = I*t , где I — сила тока, t -время протекания этого тока. Выходит следующее, что 12 вольтовый АКБ на 5 А*ч выдаёт количество электричества 18 кило Кулон при токе разряда в 5А за 3600 секунд до порогового напряжения. Если же нагрузить АКБ в два раза больше, на 10 А, то t = 18 000 Кл / 10 А, получим 1800 сек, что есть как (1800 сек/60 мин) = 30 минут.

    Жизнеспособность свинцово-кислотной аккумуляторной батареи возможно проверить нагрузочной «вилкой». Принцип работы таков: «Вилка» имеет мощный шунт к примеру в 100А к которому подключен вольтметр, при подключении шунта к АКБ, через шунт пойдёт максимальный ток и при этом напряжение на клеммах АКБ упадёт, тест производится по времени 5 секунд. По показанию вольтметра можно судить о том, как быстро разряжается АКБ и какова его ёмкость.

    Читайте также:  Емкость конденсаторов для зарядного устройства

    АКБ проверка нагрузочной «вилкой» в течении 5 секунд

    В различных источниках приводится следующая таблица.

    По этому за основу возьму таблицу ниже.

    Напряжение АКБ без нагрузки при T=26,7C

    U (Вольт) 12,65 12,35 12,10 11,95 11,70
    % примерный заряд 100 75 50 25

    взято из здесь имеются ссылки на ГОСТ

    Зарядное устройство кислотно-свинцовых аккумуляторных батарей на базе контроллера AVR Atmega16

    Ну и хватит на этом теории и пояснений. Рассмотрим само устройство, которое было повторено и собрано по материалам взятых с форума автора. В конце статьи будет размещён архив со всеми необходимыми схемами и данными для повторения.

    Само устройство реализовано на Atmega16 + ATX Блок питания. Принцип таков, что схема зарядного устройства производит контрольные измерения на АКБ в зависимости от режима и управляет ШИМ-ом переделанного блоки питания ATX.

    Свойства:

    — Используется для заряда кислотно-свинцовых АКБ
    — Заряд АКБ производительностью 5 — 100 А*ч
    — Режим тренировки (десульфатации)
    — Оценка уровня заряда АКБ
    — Защита от переполюсовки.
    — Защита от КЗ клемм.
    — Автоматическое отключение по окончанию зарядки.

    Устройств подобных собрано очень много, интернет вам по запросу выдаст кучу фото и примеров сборки. Потому описания сборки здесь не будет, но кое-какие моменты сложностей будут отмечены.

    Зарядное устройство для АКБ Зарядное устройство для АКБ

    При первом запуске зарядника ничего не вышло и начались поиски проблемы. Проблем было всего две: 1. Оказалось, что контролер хочет тактироваться из-вне — добавлен был на нужные ноги кварц. 2. Необходимо внимательно смотреть на datasheet панели WH1602, просто не был установлен уровень нуля на 5 pin (R\W). Исправив данные недочёты — всё завелось.

    После того как было протестировано всё без корпуса и всё устроило, был найден радиатор для силовых ключей водружён. Первая же попытка проверить всё с радиатором увенчалась неудачей — сгорели силовые ноги на плате. Стало ясно, что смотреть в datasheet нужно ещё внимательнее. Ключи и диодную сборку нужно сажать через подложку и на пластиковые шайбы.

    Снова всё было исправлено и сделано как следует. В третьем запуске всё заработало должным образом.

    Корпус пилился из старого корпуса от ПК уже по традиции, основа была взята от монтажной перфорированной пластины и при помощи сварки сделаны крепления.

    Добавлена была схема управления вентилятором охлаждения с термо-датчиком, которая была найдена в одном из ненужных БП.

    Схема блока питания которая взята была для переделки — ISO-450 и схема блока управления ЗУ.

    Ссылка на архив с платами, описанием, схемами и прошивками ЗДЕСЬ

    Кому лень заморачиваться самосборкой — пишите. Возможен KIT-комплект для самостоятельной сборки.

    Источник

    Самодельное зарядное устройство li-ion аккумуляторов на базе МК ATMega328

    Самодельное зарядное устройство li-ion аккумуляторов на базе МК ATMega328

    За основу взяты два графика, размещённых в плоскости Рис.3, заряда одиночного литий-ионного аккумулятора приводимого в указанной статье. График I – интерпретирует ток заряда аккумулятора, график U – напряжение на аккумуляторе.

    Рис.1. График АКБ

    Первоначальный заряд малым током (этап 1’) используется для обеспечения безопасности аккумулятора (АК) при заряде. Если внутри АК произошло короткое замыкание (КЗ), то по истечении некоторого времени заряда напряжение на нем не будет возрастать. Этот факт может свидетельствовать о неисправности. Если начать заряд достаточно большим током сразу, то при КЗ может произойти сильный разогрев аккумулятора и его разгерметизация. Необходимо отметить, что данный этап часто исключают из цикла заряда батареи, начиная заряд сразу с этапа1.

    На этапе 1 заряд осуществляется номинальным током, который измеряется в долях от номинальной емкости (Сh) АК. Например, емкость АК 1000мАч, ток заряда 0,1Сн, то есть 100 мА обеспечивается 10-и часовым режимом заряда. Чтобы заряд осуществлялся быстрее, например в течение 2 ч, что соответствует 0,5 Сн (500мА). Такой режим заряда называеся ускоренным. Для нормальной работы АК номинальный ток заряда лежит в пределах от 0,1 СН (100мА) до 2,8 Сн,т.е. 280 мА. Т.е. на этапе 1’ и 1 зарядное устройство (ЗУ) работает как стабилизатор тока, при этом напряжение на АК линейно возрастает.

    На этапе 2 поддерживается постоянное напряжение близкое к напряжению полного заряда, при этом ток снижается по экспоненте практически до нуля.
    Привязываем указанные этапы к Li-ion аккумуляторам с номинальным напряжением в 3,7 В, см.рис.2:

    Рис.2. Li-ion аккумуляторы.

    Этап 1 – напряжение на АК 4В > АК > 3 В ток заряда 100 мА

    Этап 2 – напряжение на АК 4,2В => АК > 3 В ток в пределах 150-200 мА.

    На всех этапах, напряжение подаваемое на АК постоянное, порядка 8В, через ограничивающий 2-х ваттный резистор R21 в 20 Ом. При достижении напряжения на АК 4,2 В, напряжение обнуляется путём подачи нулевого кода в порт D, см.Рис.4.

    На Рис.3 представлена структурная схема ЗУ. Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) фиксирует код от микроконтроллера (МК) в виде аналогового напряжения от 0 до 8 вольт с дискретностью 8/255=

    30 мВ и через гасящий резистор R подаётся напряжение на АК. Ток контролируется и регулируется через измерение падения напряжения на R (АЦП2-АЦП1)/R. Напряжение на АК контролируется АЦП2.

    Рис.3. Структурная схема ЗУ.

    Рис.4. Принципиальная схема ЗУ.

    Для управления ЗУ был выбран ATMega328 в виду относительной лёгкости написания и отладки программы на языке Arduino. ATMega328 имеет встроенный загрузчик, что позволяет комфортно производить отладку на персональном компьютере в среде Windows7 с использованием виртуального COM-порта. Порт D МК полностью задействован на управление 8-и разрядным параллельным ЦАП состоящим из 16-ти SMD-резисторов (R1÷R16) по 22 и 11 кОм соответственно. МК работает на частоте 16 мГц что обеспечивается кварцевым резонатором и соответствующей прошивкой фьюзов МК.

    Для контроля и измерения напряжения и тока на АК служат два аналоговых канала А0 и А1. Непрерывно измеряемая информация поступает в МК для обработки и выдаётся на OLED-дисплей, управляемый по протоколу программной шины I2C сигналами SDA и SCK. Вывод информации на OLED производится на основе библиотеки iarduino_OLED_txt.h, см.Приложение1. Для выдачи звуковых сигналов служит мини-динамик управляемый каналом МК PB2. Для формирования звука использовалась функция языка Arduino tone(), см. на сайте arduino «Программирование Ардуино».

    Напряжение ЦАП формируется кодом D0÷D7 и не может превышать на выходе цепи R-2R 5-и вольт. ( R1÷R18, операционный усилитель (ОУ) MCP602 вход 3,выход 1, см.рис.4). Для создания эффективного тока для ЗУ на всех этапах требуется напряжение превышающее 5 В. Имеющийся в наличии ОУ MCP602 имеет следующие характеристики:

    • Рабочее напряжение питания от 2,7В до 5,5В
    • Амплитуда выходного сигнала до напряжения питания
    • Допускается входной сигнал с амплитудой ниже нуля
    • Полоса частот до 2,8МГц
    • Низкое энергопотребление Idd=325мкА
    • Рабочий температурный диапазон от -40 до +85гр.С
    • Два операционных усилителя в одном корпусе

    Прекрасная микросхема, но на нет сводит всю работу. Нужен усилитель до 10 вольт. Что я теряю, если запитаю её на 10 вольт? Максимум она сгорит, а мне придётся искать однополярное ОУ на 10 вольт. Сказано, сделано. После того, как ЗУ надёжно проработало с данным ОУ целый месяц, стало понятно что рабочее напряжение микросхемы занижено. Повышение питания не сказалось на линейности выдаваемого напряжения на усилитель мощности на Т1 и Т2.

    Cхема усилителя на MCP602 представлена 2-мя каскадами. Первый каскад неинвертирующий усилитель, ножки 1,2,3 с коэффициентом усиления равным (R17+R18)/R17=3.(См. В.С.Гутников «Применение операционных усилителей в измерительной технике», стр.29).

    Второй каскад, ножки 5,6,7 – прецезионный повторитель с относительно мощным выходом способным работать на повторитель на транзисторах Т1, Т2 не загружая предварительный усилитель.

    Силовая часть ЗУ состоящая из Т1, Т2, D1, R21 через разъёмы типа «мама/папа» формирует напряжение на АК. Напряжение на АК в точке А1 контролируется АЦП(А1) МК, канал PC1/ADC1, контакт 24 МК. Для измерения тока служит цепочка из R19 и R20, по 22кОм и 11кОм соответственно. Используя закон Ома для участка цепи:

    1. Измеряется напряжение в точке соединения R19 и R20 АЦП(А0), канал PC0/ADC0, контакт 23 МК.
    2. Вычисляется ток на участке цепи R20 как АЦП(А0)/R20.
    3. Вычисляется напряжение в узле цепи D1 и R21 как (АЦП(А0)/R20)*( R19 + R20).
    4. Вычисляется ток подаваемый в АК как ((АЦП(А0)/R20)*( R19 + R20))/R21.
    Читайте также:  Ника антас зарядные устройства отзывы

    Почему так вычисляется ток на АК? Это связано с тем что 5-и вольтовое АЦП МК не сможет измерять напряжение свыше 5-и вольт. Поэтому стоит делитель R19 и R20 на канале А0. АЦП меряет часть напряжения и программа путём расчётов вычисляет требуемые значения тока и напряжения.
    Узел питания для МК и OLED выполнен на регулируемом стабилитроне ТL431, транзисторе КТ815Б и потенциометре R24 на 10 кОм. На Рис.5 ЗУ в стадиях разработки и испытаний.

    Рис.5. Настройка ЗУ.

    Левая часть рис.5 – отладка и испытания макета с использованием отладочного комплекса Arduino Uno с выводом результатов испытаний на дисплей ПК, справа — наработка на надёжность готового ЗУ с выводом результатов испытаний на дисплей OLED, рис.6.

    Рис.6. Внешний вид платы ЗУ.

    Укрупнённое фото ЗУ в момент зарядки АК. Зарядка идёт через разъём OUT помеченного белой изолентой. OLED-дисплей фиксирует момент зарядки 2-го этапа, т.е. когда напряжение на АК равно 4,153В, что меньше 4,2В и больше 4В. При этом порт D выдаёт максимальный код равный 255 и ток зарядки равный 194 мА. При этом резистор зелёного цвета в 20 Ом гасит избыточное напряжение для АК. При окончании зарядки, т.е. когда напряжение на АК превысит 4,2 В, программа формирует малый ток (поддержка 4.2 В), при этом динамик выдаёт октаву октаву звукового ряда до,ре,ми, фа,соля,си и т.д. до отсоединения АК от ЗУ.

    Рис.7. Обратная сторона готовой платы ЗУ.

    17-06-20.ino – скетч (программа) под Arduino
    17-06-20.ino.standard.hex – прошивка скетча для программирования флэш-памяти МК любым программатором для МК фирмы Atmel.
    17-06-20.ino.with_bootloader.standard.hex – загрузчик, при использовании Arduino Uno (Nano) встроен в память МК и через COM-порт загружает скетч пользователя

    Инструменты при разработке ЗУ:

    1. Сервисное ПО для разработки и отладки, Arduino версия 1.8.5.
    2. sPlain 7.0, графический редактор – вычерчивание принципиальной схемы.
    3. Sprint Layout 6.0 — вычерчивание печатной платы (ПП) и экспорт ПП в предварительные текстовые форматы фрезеровки и сверловки для фрезерного станка.
    4. CNC_Converter_v1.72.exe — конвертер экспорта ПП в текстовые форматы для фрезерного станка.
    5. Указанные программы находятся в свободном доступе в Интернете.
    6. Фрезерный станок СНС-3 Луганского завода малого машиностроения – изготовление ПП.
    1. ЗУ уверенно распознаёт диапазон в котором оно будет работать, с выдачей и контролем тока и напряжения для данного диапазона.
    2. Если диапазон этапа 1’, ЗУ с задержкой в 1 сек каждого кода порта D, наращивает ток до 50 мА и заряжает АКБ данным током до 3В, т.е. в первую секунду формируется код 01, во вторую секунду 02 и т.д., контролируя ток до 50мА, после чего наращивание тока прекращается. По мере зарядки АК напряжение на нём растёт и ток падает ниже 50мА, ЗУ распознаёт уменьшение и наращивает ток до 50мА и т.д. до 3-х вольт.
    3. Переходя в диапазон этапа 1, ЗУ наращивает ток до 100 мА и заряжает АК данным током до 4В.
    4. Переходя в диапазон этапа 2, ЗУ наращивает ток до 150÷200 мА и заряжает АК данным током до 4,2 В. При достижении 4,2 В, ЗУ малым током поддерживает АК с выдачей звукового сигнала.
    5. Для любопытного читателя отсылаем к статье, в свободном доступе, по применению используемого ЦАП — «Параллельный Цифро Аналоговый Преобразователь по схеме R-2R»

    Автор: Владимир Шишмаков, Кузнецовск (Вараш), июнь 2020 г.

    Источник

    Схема зарядного устройства мега

    Добавлено (06.09.2018, 13:26)
    ———————————————
    Судя по модели в протеусе, реле включается после нажатия на кнопку «СТАРТ».
    Никакой защиты от переполюсовки не предусмотрено (не нашел!), но ее можно реализовать самому дополнительно (никто не мешает).

    4.
    Реле можно запитать и от основного источника (подобрать резистор). Питание на схему +5В (мега8, лм358, жки1602) можно подать через стабилизатор (7805 например) от основного источника.

    Конечно,можно выполнить данное устройство,оно будет работать,но есть много НО !
    Эти Но возникают у многих людей по этому устройству(для чего то,для чего и как это,настройка).
    Другое-эти НО порой особо не нужны для заряда свинцовой автомобильной батареи .
    Что я имею ввиду .
    Давайте разберёмся что происходит в процессе заряда свинцовой автомобильной батареи.
    Процесс зарядки батареи состоит в электрохимическом разложении PbSO4 на электродах под воздействием
    постоянного тока внешнего источника.
    Первоначально ток заряда ограничен лишь способностью источника генерировать необходимый ток и сопротивлением токонесущих элементов. Теоретически он ограничен только кинематикой процесса растворения (скоростью с которой продукты реакции выводятся из активной зоны).
    Затем, по мере «растворения» молекул серной кислоты, ток снижается.Если бы можно было пренебречь побочными процессами, при полной зарядке батареи ток стал бы равен нулю. Аккумулятор перестает «принимать» заряд. К сожалению в реальной батарее всегда есть ток утечки и вода.
    Для компенсации тока утечки применяется постоянный подзаряд батареи.Тут и возникает НО-не нужно отключать батарею,так как заряженная автомобильная батарея «принимает» заряд малыми токами,которые ему не вредны,а компенсируют токи утечки. В этом и есть отличие свинцовой автомобильной батареи от других аккумуляторов (Ni-Cd и др.),которые нужно отключать после достижения ими определённого значения напряжения.

    Как видно из графика,автомобильная батарея сама регулирует ток заряда во времени ,поэтому ток заряда не нужно поддерживать постоянным и навязывать другим устройством.
    Другое Но — Схема не должна вызывать вопросов,должна быть проще,как дважды два и надёжной в эксплуатации.
    Поэтому для свинцовой автомобильной батареи проще и лучше будет использовать способ зарядки «ассиметричным» импульсным током и напряжением,при котором соотношение зарядного и разрядного тока выбрано 10:1(оптимальный режим).Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов,но и проводить профилактическую обработку исправных.
    Почему импульсное напряжение и ток. А для того, чтобы «раскачать» все поры, трещины замазки на электродах аккумулятора.Импульсное напряжение и ток способны обеспечить ступенчатую реакцию с электродами аккумуляторов, то есть десульфатацию. В итоге, зарядка будет производиться как бы порционно. Первый плюс будет в том, что время зарядки будет несколько увеличено, а значит, будут происходить полноценные процессы восстановления. Второе, это то, что ток будет способствовать открытию пор на отложениях сульфатации, что само собой увеличит возможность реакции с электродами, а также емкость батареи.
    Ещё в прошлом столетие я сделал такое устройство и оно ,действительно,хорошо работает.
    При помощи его восстановил многие свинцовые аккумуляторы. Устройство проще некуда-мощный трансформатор способный выдавать импульсный ток 10 А ,два мощных диода КД213 ,тумблер ,амперметр на 2А (плюс шунтик и МГТФ провода для 10А ),мощные резисторы ,один переменный ППБ-15 на 3.3Ом и постоянный на 10-20Вт.
    Настройка схемы заключается только в подборе шунта из провода ,чтобы при переключении тумблера на предел 10А(10А ускоренный режим заряда),амперметр показывал в 2 раза меньше ,чем на пределе 5А.Если применить амперметр на 4-5А ,то надобность в шунте и тумблере отпадает.
    Амплитуда тока 5А соответствует усреднённому показанию на амперметре 1.8А.,для амплитуды тока 10А -соответственно 3.6А на приборе.
    В процессе эксплуатации,в начале работы необходимо своей ручкой выставить необходимый импульсный ток заряда равный 1/10 от ёмкости аккумулятора(например для 55 Ахh ,импульсный ток 5-5.5А (усреднённое значение 1.8А по амперметру) и всё ,ушёл и забыл на время не менее 10 часов .Пошёл процесс -Заряд происходит импульсами тока в течение одной половины периода сетевого напряжения ,когда напряжение на выходе превысит напряжение на аккумуляторе.В течение второго полупериода диоды(их 2 в параллель)закрыты и аккумулятор разряжается через нагрузочное мощное постоянное сопротивление .Так происходит заряд-разряд токами 10:1(заряд 5А ,разряд 0,5А ).По мере заряда аккумулятора напряжение на нём будет возрастать и когда аккумулятор будет полностью заряжен,то заряд будет происходить малыми токами,которые не вредны и будут компенсировать токи утечки.
    Так выглядит внутренний блок.Внешний корпус только коробка с внешними клеммами ,от которых внутрь идут провода с ножевыми разъёмами 6.3мм для внутреннего блока ,к внешним клеммам на корпусе подключаются стартёрные провода с мощными крокодилами для подключения к автомобильному аккумулятору.


    Вот такое простецкое и надёжное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора,изготовление которого не требует особых трудов и может быть выполллнено любым человеком.К тому же оно не боится переполюсовки аккумулятора,таким способом восстанавливал вообще некоторые убитые аккумы.

    Источник