Автоматичне вимкнення акумулятора або приставка. Приставка до зарядного пристрою або як відновити акб Приставка зарядного пристрою на мікроконтролері
Пропонуємо нескладну схему приставки-автомата для автомобільного зарядного пристрою. Прості промислові та саморобні ЗУ для автоакумуляторів рекомендується доповнити цим автоматом, що включає його при зниженні напруги на акумуляторній батареї до мінімально допустимого значення і після повної зарядки. Тим більше що далеко не кожне бюджетне ЗУ має такі функції.
Електрична схема 
Максимальною напругою для автомобільних акумуляторів є величина 14,2...14,5, мінімально допустиме - 10,8 В. Мінімум бажано обмежити для більшої надійності величиною 11,5...12 В. Робота схеми. Після підключення АКБ та увімкнення мережі натискають кнопку SB1 "Пуск". Транзистори VT1 та VT2 закриваються, відкриваючи ключ VT3, VT4, що включає реле К1. Воно своїми нормально замкнутими контактами К1.2 відключає реле К2, нормально замкнуті контакти якого (К2.1), замикаючись, підключають зарядний пристрій до мережі. Така складна схема комутацій використовується з двох причин: по-перше, забезпечується розв'язка високовольтного ланцюга від низьковольтного; по-друге, щоб реле К2 включалося при максимальній напрузі АБ і відключалося при мінімальному. Контакти К1.1 реле К1 перемикаються в нижнє схема положення. У процесі зарядки АБ напруга на резисторах R1 і R2 зростає, і при досягненні на базі VT1 напруги, що відмикає, транзистори VT1 і VT2 відкриваються, закриваючи ключ VT3, VT4.
Реле К1 відключається, включаючи К2. Нормально замкнуті контакти К2.1 розмикаються та знеструмлюють зарядний пристрій. Контакти К1.1 переходять у верхнє за схемою положення. Тепер напруга з урахуванням складеного транзистора VT1, VT2 визначається падінням напруги на резисторах R1 і R2. Принаймні розряду АБ напруга з урахуванням VT1 знижується, й у якийсь момент VT1, VT2 закриваються, відкриваючи ключ VT3, VT4. Знову починається цикл зарядки. Конденсатор С1 служить для усунення перешкод від брязкоту контактів К1.1 в момент перемикання. 
Налаштування приставки до зарядного
Регулювання проводять без акумулятора та зарядного пристрою. Потрібен регульований ШП постійної напруги з межами плавного регулювання до 20 В. Його підключають до висновків схеми замість GB1. Двигун резистора R1 переводять у верхнє положення, а двигун R5 - у нижнє. Напруга джерела встановлюють рівним мінімальному напрузі батареї (11,5...12). Переміщенням двигуна R5 досягають включення реле К1 і світлодіода VD7. Потім, піднімаючи напругу джерела до 14,2...14,5, переміщенням движка R1 досягають відключення К1 і світлодіода. Змінюючи напругу джерела в обидві сторони, переконуються, що включення пристрою відбувається при напрузі 11,5...12, а відключення - при 14,2...14,5 В. Налаштування готова - можна проводити випробування. Тільки першу зарядку обов'язково контролюйте, перебуваючи поряд.
Готовий пристрій-автомат можна розмістити в корпусі зарядного (якщо дозволяє місце), а можна у вигляді окремого блоку.
Розділ:
Ця конструкція підключається як приставка до зарядного пристрою, різноманітних схем яких інтернет вже описано чимало. Вона виводить на рідкокристалічний дисплей значення вхідної напруги, величину струму зарядки акумулятора, час зарядки та ємність зарядного струму (яка може бути або в Ампер-годиннику або в міліампер-годиннику - залежить тільки від прошивки контролера та застосованого шунта). (Див. Рис.1і Рис.2)
Рис.1
Рис.2
Вихідна напруга зарядного пристрою не повинна бути менше 7 вольт, інакше для цієї приставки потрібно окреме джерело живлення.
Основу пристрою становить мікроконтролер PIC16F676 та рідкокристалічний 2-рядковий індикатор SC 1602 ASLB-XH-HS-G.
Максимальна зарядна ємність становить 5500 ма/год та 95,0 А/год відповідно.
Принципова схема наведена на Рис.
Рис.3. Принципова схема приставки для вимірювання ємності заряджання
Підключення до зарядного пристрою - на Рис 4.
Рис.4 Схема підключення приставки до зарядного пристрою
При включенні мікроконтроллер спочатку запитує потрібну ємність заряджання.
Встановлюється кнопкою SB1. Скидання – кнопкою SB2.
На виводі 2 (RA5) встановлюється високий рівень, який включає реле P1, яке у свою чергу включає зарядний пристрій ( Рис.5).
Якщо кнопку не натискати більше 5 секунд – контролер автоматично переходить у режим вимірювання.
Алгоритм підрахунку ємності в цій приставці наступний:
1 раз на секунду мікроконтролер вимірює напругу на вході приставки і струм, і якщо величина струму більше одиниці молодшого розряду - збільшує лічильник секунд на 1. Таким чином годинник показує лише час заряджання.
Далі мікроконтролер обчислює середній струм за хвилину. Для цього показання зарядного струму діляться на 60. Ціле число записуються в лічильник, а залишок від розподілу потім додається до наступного виміряного значення струму, і вже потім ця сума ділиться на 60. Зробивши, таким чином, 60 вимірювань за 1 хвилину в лічильнику буде число середнього значення струму за хвилину.
При переході показань секунд через нуль середнє значення струму своєю чергою ділиться на 60(по такому алгоритму). Таким чином, лічильник ємності збільшується 1 раз на хвилину на величину одна шістдесята від величини середнього струму за хвилину. Після цього лічильник середнього значення струму обнулюється і підрахунок починається спочатку. Щоразу, після підрахунку ємності зарядки, проводиться порівняння виміряної ємності та заданої, і за їх рівності на дисплей видається повідомлення - " Зарядка завершена " , тоді як у другому рядку - значення цієї ємності зарядки і напруга. На виведенні 2 мікроконтролера (RA5) з'являється низький рівень, що призводить до вимкнення реле. Зарядний пристрій від'єднається від мережі.
Рис.5
Налагодження пристроюзводиться тільки до встановлення правильних показань зарядного струму (R1 R5) та вхідної напруги (R4) за допомогою еталонного амперметра та вольтметра.
Тепер про шунти.
Для зарядного пристрою на струм до 1000 мА можна використовувати блок живлення на 15 в, як шунт резистор на 0.5-10 Ом потужністю 5Вт (менше значення опору вноситиме меншу похибку у вимірювання, але ускладнить точне налаштування струму при калібруванні приладу), і послідовно з акумулятором, що заряджається, змінний опір на 20-100 Ом, яким і буде виставлятися величина зарядного струму.
Для зарядного струму до 10А потрібно виготовити шунт із високоомного дроту відповідного перерізу на опір 0,1 Ом. Проведені випробування показали, що навіть при сигналі з струмового шунта рівним 0,1 вольт настроювальними резисторами R1 і R3 можна легко встановити показання струму 10 А.
Друкована платадля пристрою розроблялася під індикатор WH1602D. Але можна використовувати будь-який підходящий індикатор, відповідно перепаявши дроти. Плата зібрана таких самих розмірів як і рідкокристалічний індикатор і закріплена ззаду. Мікроконтролер встановлюється на панельку і дозволяє швидко поміняти прошивку для переходу на інший струм зарядного пристрою.
Перед першим включенням підстроювальні резистори встановити в середнє положення.
Як шунт для варіанта прошивки на малі струми можна застосувати 2 паралельно з'єднаних резистора млт-2 1 Ом.
У приставці можна застосувати індикатор WH1602D, але доведеться поміняти місцями висновки 1 і 2. А взагалі краще звіритися з документацією на індикатор.
Індикатори фірми МЕЛТ не працюватимуть, через несумісність роботи з 4-бітного інтерфейсу.
За бажанням можна підключити підсвічування індикатора через струмообмежувальний резистор 100 Ом
Цю приставку можна використовувати для визначення ємності зарядженого акумулятора.
Рис.6.Визначення ємності зарядженого акумулятора
Як навантаження можна використовувати будь-яке навантаження (Лампочку, резистор...), тільки при включенні потрібно виставити будь-яку велику ємність акумулятора і при цьому стежити за напругою акумулятора, щоб не допускати глибокої розрядки.
(Від автора) Приставка випробовувалась із сучасним імпульсним зарядним пристроєм для автомобільних акумуляторів,
Дані пристрої забезпечують стабільну напругу та струм з мінімальними пульсаціями.
При підключенні приставки до старого зарядного пристрою (знижуючий трансформатор і діодний випрямляч) мені не вдалося налаштувати показання зарядного струму через великі пульсації.
Тому було вирішено змінити алгоритм виміру зарядного струму контролером.
У новій редакції контролер робить 255 вимірювань струму за 25 мілісекунд (при 50Гц – період становить 20 мілісекунд). І зі зроблених вимірів вибирає найбільше значення.
Також відбувається вимір вхідної напруги, але вибирається найменше значення.
(При нульовому зарядному струмі напруга повинна дорівнювати ЕРС акумулятора.)
Однак при такій схемі перед стабілізатором 7805 необхідно поставити діод і конденсатор, що згладжує (>200 мкФ)на напругу не менше вихідної напруги зарядного
пристрої. Погано згладжена напруга живлення мікроконтролера призводила до збоїв у роботі.
Для точної установки показань приставки рекомендується використовувати багатооборотні підстроювальні резисториабо ставити додаткові резистори послідовно з підстроювальними (підібрати експериментально).
Як шунт для приставки на 10 А я пробував використовувати шматок алюмінієвого дроту перетином 1,5 мм.довжиною близько 20 см - чудово працює.
Основні режими роботи пристрою для закладених у програму налаштувань.
>>
Режим заряджання – меню «Заряд». Для акумуляторів ємністю від 7Ач до 12Ач за замовчуванням встановлено алгоритм IUoU. Це означає:
- перший етап- зарядка стабільним струмом 0.1С до досягнення напруги 14.6В
- другий етап-зарядка стабільною напругою 14.6В, поки струм не впаде до 0,02С
- третій етап- Підтримка стабільної напруги 13.8В, поки струм не впаде до 0.01С. Тут З - ємність батареї в Ач.
- четвертий етап- Дозарядка. У цьому етапі відстежується напруга на АКБ. Якщо воно падає нижче 12.7В, включається заряд із самого початку.
Для стартерних АКБ застосовуємо алгоритм IUIoU. Замість третього етапу включається стабілізація струму на рівні 0.02C до досягнення напруги на АКБ 16В або після часу близько 2-х годин. Після закінчення цього етапу заряджання припиняється і починається дозаряджання.
>> Режим десульфатації – меню «Тренування». Тут здійснюється тренувальний цикл: 10 секунд – розряд струмом 0,01С, 5 секунд – заряд струмом 0.1С. Зарядно-розрядний цикл триває, доки напруга на АКБ не підніметься до 14.6В. Далі – звичайний заряд.
>>
Режим тесту батареї дозволяє оцінити рівень розряду АКБ. Батарея навантажується струмом 0,01С на 15 секунд, потім вмикається режим вимірювання напруги на АКБ.
>> Контрольно-тренувальний цикл. Якщо попередньо підключити додаткове навантаження і включити режим «Заряд» або «Тренування», то в цьому випадку спочатку буде виконано розрядження АКБ до напруги 10.8В, а потім увімкнеться відповідний вибраний режим. При цьому вимірюються струм і час розряду, таким чином підраховується зразкова ємність АКБ. Ці параметри відображаються на дисплеї після закінчення зарядки (коли з'явиться напис «Батарея заряджено»), натиснувши кнопку «Вибрати». Як додаткове навантаження можна застосувати автомобільну лампу розжарювання. Її потужність вибирається, виходячи з необхідного струму розряду. Зазвичай його задають рівним 0.1С - 0.05С (струм 10-ти або 20-ти годинного розряду).
Схема зарядного автомата для 12В АКБ
Принципова схема автоматичного автомобільного ЗУ
Малюнок плати автоматичного автомобільного ЗУ
Основа схеми – мікроконтролер AtMega16. Переміщення по меню здійснюється кнопками « вліво», « праворуч», « вибір». Кнопкою «ресет» здійснюється вихід із будь-якого режиму роботи ЗУ в головне меню. Основні параметри зарядних алгоритмів можна налаштувати під конкретний акумулятор, для цього в меню є два профілю, що настроюються. Налаштовані параметри зберігаються в незалежній пам'яті.
Щоб потрапити в меню налаштувань потрібно вибрати будь-який із профілів, натиснути кнопку « вибір», вибрати « установки», « параметри профілю», профіль П1 чи П2. Вибравши потрібний параметр, натискаємо « вибір». Стрілки « вліво» або « праворуч» зміняться на стрілки « вгору» або « вниз», що означає готовність параметра зміни. Вибираємо потрібне значення кнопками "вліво" або "вправо", підтверджуємо кнопкою " вибір». На дисплеї з'явиться напис «Збережено», що означає запис значення EEPROM. Докладніше про налаштування читайте на форумі.
Управління основними процесами покладено мікроконтролер. У його пам'ять записується керуюча програма , у якій закладено всі алгоритми. Управління блоком живлення здійснюється за допомогою ШІМ з виведення PD7 МК та найпростішого ЦАП на елементах R4, C9, R7, C11. Вимірювання напруги АКБ і зарядного струму здійснюється засобами мікроконтролера - вбудованим АЦП і керованим диференціальним підсилювачем. Напруга АКБ на вхід АЦП подається з дільника R10 R11.
Зарядний та розрядний струм вимірюються наступним чином. Падіння напруги з вимірювального резистора R8 через дільники R5 R6 R10 R11 подається на підсилювальний каскад, що знаходиться всередині МК і підключений до висновків PA2, PA3. Коефіцієнт його посилення встановлюється програмно, залежно від струму, що вимірюється. Для струмів менше 1А коефіцієнт посилення (КУ) визначається рівним 200, для струмів вище 1А КУ=10. Вся інформація виводиться на РКІ, підключений до портів РВ1-РВ7 по чотирипровідній шині.
Захист від переполюсування виконаний на транзисторі Т1, сигналізація неправильного підключення - на елементах VD1, EP1, R13. При включенні зарядного пристрою мережу транзистор Т1 закритий низьким рівнем з порту РС5, і АКБ відключена від зарядного пристрою. Підключається вона тільки при виборі меню типу АКБ і режиму роботи ЗУ. Цим забезпечується відсутність іскріння при підключенні батареї. При спробі підключити акумулятор у неправильній полярності спрацює зумер ЕР1 та червоний світлодіод VD1, сигналізуючи про можливу аварію.
У процесі заряду постійно контролюється зарядний струм. Якщо він дорівнює нулю (зняли клеми з АКБ), пристрій автоматично переходить у головне меню, зупиняючи заряд і відключаючи батарею. Транзистор Т2 і резистор R12 утворюють розрядний ланцюг, який бере участь у зарядно-розрядному циклі десульфатуючого заряду та в режимі тесту АКБ. Струм розряду 0.01С задається за допомогою ШІМ з порту PD5. Кулер автоматично вимикається, коли струм заряду падає нижче 1,8А. Керує кулером порт PD4 та транзистор VT1.
Резистор R8 - керамічний або дротяний, потужністю не менше 10 Вт, R12 - також 10Вт. Інші - 0.125Вт. Резистори R5, R6, R10 та R11 потрібно застосовувати з допустимим відхиленням не гірше 0.5%. Від цього залежатиме точність вимірів. Транзистори T1 та Т1 бажано застосовувати такі, як зазначені на схемі. Але якщо доведеться підбирати заміну, необхідно враховувати, що вони повинні відкриватися напругою на затворі 5В і, звичайно ж, повинні витримувати струм не нижче 10А. Підійдуть, наприклад, транзистори з маркуванням 40N03GР, які іноді використовуються у тих же БП формату АТХ, у ланцюзі стабілізації 3.3В.
РКІ- WH1602 або аналогічний, на контролері HD44780, KS0066або сумісних із ними. На жаль, ці індикатори можуть мати різне розташування висновків, тож, можливо, доведеться розробляти друковану плату під свій екземпляр.
Переробка БП АТХ під зарядний пристрій
Схема електрична доопрацювання стандартного ATX
У схемі керування краще використовувати прецизійні резистори, як зазначено в описі. У разі використання підстроєчників параметри не стабільні. перевірено власним досвідом. При тестуванні даного ЗУ проводив повний цикл розрядки та зарядки АКБ (розряд до 10,8 В та заряд у режимі тренування, знадобилося близько доби). Нагрівання ATX БП комп'ютера трохи більше 60 градусів, а модуля МК ще менше.
Проблем у налаштуванні не було, запустилося відразу, тільки потрібне підстроювання під максимально точні свідчення. Після демонстрації роботи другу-автоаматору цього зарядного автомата, одразу заявка надійшла на виготовлення ще одного екземпляра. Автор схеми - Slon , складання та тестування - sterc .
Обговорити статтю АВТОМАТИЧНИЙ ЗАРЯДНИЙ ПРИСТРІЙ АВТОМОБІЛЬНИЙ
Наприклад для автомобільних акумуляторів, можна значно удосконалити якщо доповнити цією приставкою - автоматом, що включає його при зниженні напруги на акумуляторній батареї до мінімуму і відключає після зарядки. Особливо це актуально при довгостроковому зберіганні акумулятора без роботи – для запобігання саморозряду. Схема приставки малюнку нижче.
Максимальною напругою для автомобільних акумуляторів у межах 14,2...14,5 В. Мінімально допустима при розряді - 10,8 В. Після підключення батареї та увімкнення мережі натискають кнопку SB1 "Пуск". Транзистори VT1 та VT2 закриваються, відкриваючи ключ VT3, VT4, що включає реле К1. Воно своїми нормально замкнутими контактами К1.2 відключає реле К2, нормально замкнуті контакти якого (К2.1), замикаючись, підключають зарядний пристрій до мережі. Така складна схема комутацій використовується з двох причин: по-перше, забезпечується розв'язка високовольтного ланцюга від низьковольтного; по-друге, щоб реле К2 включалося при максимальній напрузі АБ і відключалося за мінімальної, т.к. застосоване реле РЕМ22 має напругу включення 12 ст.
Контакти К1.1 реле К1 перемикаються в нижнє схема положення. У процесі зарядки АБ напруга на резисторах R1 і R2 зростає, і при досягненні на базі VT1 напруги, що відмикає, транзистори VT1 і VT2 відкриваються, закриваючи ключ VT3, VT4. Реле К1 відключається, включаючи К2. Нормально замкнуті контакти К2.1 розмикаються та знеструмлюють зарядний пристрій. Контакти К1.1 переходять у верхнє за схемою положення. Тепер напруга з урахуванням складеного транзистора VT1, VT2 визначається падінням напруги на резисторах R1 і R2. Принаймні розряду АБ напруга з урахуванням VT1 знижується, й у якийсь момент VT1, VT2 закриваються, відкриваючи ключ VT3, VT4. Знову починається цикл зарядки. Конденсатор С1 служить для усунення перешкод від брязкоту контактів К1.1 в момент перемикання.
Регулювання пристрою проводять без акумулятора та зарядного пристрою. Необхідне джерело постійної напруги, що регулюється, з межами регулювання 10...20 В. Його підключають до висновків схеми замість GB1. Двигун резистора R1 переводять у верхнє положення, а двигун R5 - у нижнє. Напруга джерела встановлюють рівним мінімальному напрузі батареї (11,5...12). Переміщенням двигуна R5 досягають включення реле К1 і світлодіода VD7. Потім, піднімаючи напругу джерела до 14,2...14,5, переміщенням движка R1 досягають відключення К1 і світлодіода. Змінюючи напругу джерела в обидві сторони, переконуються, що увімкнення пристрою відбувається при напрузі 11,5...12 В, а відключення - при 14,2...14,5 В. приставкою.
|
|
Цікава проста конструкція світлодіодного куба на 3х3х3 на світлодіодах та мікросхемах.|
|
У статті ми розглянемо схему найпростішого диктофона. Іноді виникає потреба запису сигналів або фрагментів мови з невеликою тривалістю. Цей пристрій призначений для запису звуку протягом тривалого часу. Мікрофон використаний електретний, його можна знайти всюди, наприклад, у китайському магнітофоні.Ця приставка, схема якої зображена на малюнку, виконана на потужному складеному транзисторі і призначена для заряджання автомобільної акумуляторної батареї напругою 12 змінним асиметричним струмом. При цьому забезпечується автоматичне тренування батареї, що зменшує схильність до сульфатації і продовжує термін служби. Приставка може працювати спільно практично з будь-яким двонапівперіодним імпульсним зарядним пристроєм, що забезпечує необхідний струм зарядки, наприклад, з промисловим Світанок-2.
При з'єднанні виходу приставки з батареєю (зарядний пристрій не підключено), коли конденсатор С1 ще розряджений, починає текти початковий зарядний струм конденсатора через резистор R1, емітерний перехід транзистора VT1 та резистор R2. Транзистор VT1 відкривається і через нього протікає значний розрядний струм батареї, що швидко заряджає конденсатор С1. Зі збільшенням напруги на конденсаторі струм розрядки батареї зменшується практично до нуля.
Після підключення зарядного пристрою до входу приставки з'являється зарядний струм батареї, а також невеликий струм через резистор R1 та діод VD1. При цьому транзистор VT1 закритий, оскільки падіння напруги на відкритому діоді VD1 недостатньо для відкриття транзистора. Діод VD3 також закритий, так як до нього через діод VD2 прикладена зворотна напруга зарядженого конденсатора С1.
На початку напівперіоду вихідна напруга зарядного пристрою складається з напругою на конденсаторі, і заряджання батареї відбувається через діод VD2, що призводить до повернення енергії, накопиченої конденсатором, батарею. Далі конденсатор повністю розряджається і відкривається діод VD3, через який тепер продовжується заряджання батареї. Зниження вихідної напруги зарядного пристрою в кінці напівперіоду до рівня ЕРС батареї і нижче призводить до зміни полярності напруги на діоді VD3, його закривання та припинення зарядного струму.
При цьому знову відкривається транзистор VT1 і відбувається новий імпульс розряджання батареї та заряджання конденсатора. З початком нового напівперіоду вихідної напруги зарядного пристрою починається черговий цикл заряджання батареї.
Амплітуда та тривалість розрядного імпульсу батареї залежать від номіналів резистора R2 та конденсатора С1. Вони вибрані відповідно до рекомендацій, наведених у [Л].
Транзистор і діоди розміщують на окремих тепловідведення площею не менше 120 см 2 кожен. У приставці застосовано конденсатор К50-15 на максимально допустиму робочу температуру +125 °С; його можна замінити конденсаторами великих розмірів на номінальну напругу не менше 160, наприклад, К50-22, К50-27 або К50-7 (ємністю 500 мкФ). Резистор R1-МЛТ-0,5, a R2 - С5-15 або виготовлений самостійно.
Крім зазначеного на схемі транзистора КТ827 А можна використовувати КТ827Б, КТ827В. У приставці можуть бути застосовані транзистори КТ825Г - КТ825Е та діоди КД206А, але при цьому полярність включення діодів, конденсатора, а також вхідних та вихідних затискачів приставки потрібно змінити на протилежну.
