Зарядний пристрій для захисту акумулятора. Автомат для вимкнення зарядного пристрою
У статті розглядається схема нескладного пристрою, доповнивши яким зарядний пристрій (ЗУ), процес зарядки може бути автоматизований. Також воно допоможе утримувати ваш акумулятор у зарядженому стані в період тривалого зберігання, що сприяє значному збільшенню його терміну служби.
Пристрої є електронне реле, що стежить за напругою підключеного акумулятора. Реле має два пороги спрацьовування за найбільшим і найменшим значенням напруги, виставленим у процесі налагодження.
Контактна група К1.1 підключається до розриву одного з проводів, що йде на клемник для підключення акумуляторної батареї. Пристрій також запитано з цього клемника.
Налаштування пристрою.Для налаштування вузла знадобиться джерело живлення із регульованим значенням напруги. Подаємо живлення на вхід XS1 (рис. 1). Встановлюємо двигун резистора R 2 у верхнє за схемою положення, а R3 у нижнє. Виставляємо значення напруги 14,5 В. При цьому транзистор VT 2 має бути закритий, а реле К1 має бути знеструмлено. Регулюванням R 3 домагаємось спрацьовування реле К1. Тепер встановлюємо напругу в 12,9, регулюванням R 2 домагаємося вимикання К1.
Оскільки контакти реле К1.2, у відключеному стані, шунтують резистор R 2, налаштування спрацьовування та відключення К1 є незалежними один від одного.
Про деталі пристрою.Резистори R 2, R 3 підстроювальні, тип СП-5, прецизійний стабілітрон Д818 можна замінити на два включених зустрічно Д814 з близькими значеннями стабілізації напруги. Реле К1 з напругою живлення 12, з двома групами нормальнозамкнутих контактів. Контактна група К1.1 повинна бути розрахована на струм зарядки акумулятора.
Доповнивши наявний у вашому розпорядженні зарядний пристрій для автомобільної акумуляторної батареї пропонованим автоматом, можете бути спокійні за режим зарядки батареї - як тільки напруга на її висновках досягне (14,5 ± 0,2), зарядка припиниться. При зниженні напруги до 12,8...13 В зарядка відновиться.
Приставка може бути виконана у вигляді окремого блоку або вбудована в зарядний пристрій. У будь-якому разі необхідною умовою для її роботи буде наявність пульсуючої напруги на виході зарядного пристрою. Така напруга виходить, скажімо, при встановленні в пристрої двонапівперіодного випрямляча без конденсатора, що згладжує.
Схема приставки-автомата
Вона складається з тріністора VS1, вузла управління триністором А1, вимикача автомата SA1 та двох ланцюгів індикації-на світлодіодах HL1 та HL2. Перший ланцюг індикує режим заряджання, другий - контролює надійність підключення акумуляторної батареї до затискачів приставки-автомата.
Якщо в зарядному пристрої є стрілочний індикатор - амперметр, перший ланцюг індикації не є обов'язковим.
Вузол управління містить тригер на транзисторах VТ2, VТЗ та підсилювач струму на транзисторі VТ1. База транзистора VТЗ підключена до двигуна підстроювального резистора R9, яким встановлюють поріг перемикання тригера, тобто напруга вмикання зарядного струму. «Гістерезис» перемикання (різниця між верхнім і нижнім порогами перемикання) залежить в основному від резистора R7 і при вказаному на схемі опорі його становить близько 1,5 В.
Тригер підключений до провідників, з'єднаних із висновками акумуляторної батареї, і перемикається залежно від напруги на них.
Мал. I. Принципова схема приставки-автомата.
Транзистор VT1 підключений базовим ланцюгом до тригера та працює в режимі електронного ключа. Колекторна ланцюг транзистора з'єднана через резистори R2, R3 і ділянку керуючий електрод - катод тріністора з мінусовим виведенням зарядного пристрою. Таким чином, базовий і колекторний ланцюг транзистор pa VT1 живляться від різних джерел: базовий - від акумуляторної батареї, а колекторний - від зарядного пристрою.
Триністор VS1 виконує роль комутувального елемента. Використання його замість контактів електромагнітного реле, яке іноді застосовують у цих випадках, забезпечує велику кількість включень – вимкнень зарядного струму, необхідних для підзарядки акумуляїбрної батареї під час тривалого зберігання.
Як видно із схеми, триністор підключений катодом до мінусового дроту зарядного пристрою, а анодом-до мінусового виведення акумуляторної батареї. При такому варіанті спрощується управління триністором: при зростанні миттєвого значення пульсуючого напруги на виході зарядного пристрою через керуючий електрод триністора відразу починає протікати струм (якщо, звичайно, відкритий транзистор VT1).
А коли на аноді триністора з'явиться позитивна (щодо катода) напруга, триністор виявиться надійно відкритим. Крім того," подібне включення вигідно тим, що триністор можна кріпити безпосередньо до металевого корпусу приставки-автомата або корпусу зарядного пристрою (у разі розміщення приставки всередині його) як тепловідведення.
Вимикачем SA1 можна вимкнути приставку, поставивши його в положення "Ручн.". Тоді контакти вимикача будуть замкнуті, і через "резистор R2 керуючий електрод тріністора виявиться" підключеним безпосередньо до висновків зарядного пристрою. Такий режим потрібен, наприклад, для швидкої зарядки акумулятора перед встановленням його на автомобіль.
Деталі та конструкція
Транзистор VT1 може бути вказаною на схемі серії з літерними індексами А – Г; VГ2 та VТ3 - КТ603А - КТ603Г; діод VD1-кожний із серій Д219, Д220 або інший кремнієвий; стабілітрон VD2 - Д814А, Д814Б, Д808, Д809; триністор - серії КУ202 з літерними індексами Г, Е, І, Л, Н, а також Д238Г Д238Е; світлодіоди - будь-які серії АЛ 102, АЛ307 (обмежувальними резисторами R1 і R11 встановлюють потрібний прямий струм використовуваних світлодіодів).
Постійні резистори - МЛТ-2 (R2), МЛТ-1 (R6), МЛТ-0,5 (Rl, R3, R8, R11), МЛТ-0,25 (інші). Підстроювальний резистор R9 - СП5-16Б, але підійде інший, опором 330 Ом... 1,5 кОм.
Якщо опір резистора більше зазначеного на схемі, паралельно до його висновків підключають постійний резистор такого опору, щоб загальний опір становив 330 Ом.
Деталі вузла керування монтують на платі (мал. 2) з одностороннього фольгованого склотекстоліту завтовшки 1,5 мм. Підстроювальний резистор зміцнюють в отворі діаметром 5,2 мм так, щоб вісь виступала з боку друку.
Плату зміцнюють всередині корпусу відповідних габаритів або, як було сказано вище, всередині корпусу зарядного пристрою, але обов'язково можливо далі від деталей, що нагріваються (випрямляючих діодів, трансформатора, триністора). У будь-якому випадку навпроти підстроювального резистора в стінці корпусу свердлять отвір. На лицьовій стінці корпусу зміцнюють світлодіоди та вимикач SA1.
Мал. 2. Друкована плата приставки-автомата.
Для установки тріністора можна виготовити тепловідведення загальною площею близько 200 см2. Підійде, наприклад, пластина дюралюмінію товщиною 3 мм та розмірами 100X100 мм. Тепловідведення прикріплюють до однієї зі стін корпусу (скажімо, задньої) на відстані близько 10 мм - для забезпечення конвекції повітря.
Допустимо прикріпити тепловідведення і до зовнішньої сторони стінки, вирізавши в корпусі отвір під триністор.
Перед кріпленням вузла управління його потрібно перевірити та визначити положення двигуна підстроювального резистора. До точок 1, 2 плати підключають випрямляч постійного струму з регульованою вихідною напругою до 15 В, а ланцюг індикації (резистор R1 і світлодіод HL1) -до точок 2 і 5. Двигун підстроювального резистора встановлюють в нижнє за схемою положення і близько 13 В. Світлодіод повинен горіти. Переміщенням двигуна підстроювального резистора вгору за схемою домагаються згасання світлодіода. Плавно збільшуючи напругу живлення вузла управління до 15 В і зменшуючи до 12 В, домагаються підстроювальним резистором, щоб світлодіод запалювався при напрузі 12.8...13 і згасав при 14,2...14,7 В.
А. Коробков.
Коробков Олександр Васильович- провідний спеціаліст одного з московських підприємств, народився 1986 року. Радіоаматорством зайнявся у школі, де восьмикласником зібрав детекторний приймач. Через два роки подужав супергетеродин. У 60-ті роки розробив та зібрав транзисторний магнітофон. До цього періоду відносяться перші публікації в журналі «Радіо». Трохи згодом став публікуватися і в збірці ВРЛ. Основна тематика публікацій в останнє десятиліття – автомобільна електроніка.
У статті описана приставка, призначена для спільної роботи із зарядним пристроєм, що не має функції відключення від мережі після закінчення заряджання акумуляторної батареї. Ця приставка повинна зацікавити насамперед тих автолюбителів, які, маючи найпростіший зарядний пристрій заводського виготовлення або саморобний, хотіли б з мінімальними витратами часу та засобів забезпечити автоматизацію зарядного процесу.
Відомо, що напруга на висновках кислотно-свинцевої акумуляторної батареї, що заряджається стабільним струмом, майже перестає збільшуватися, як тільки вона отримає повний заряд. З цього моменту практично вся енергія, що надходить на батарею, витрачається тільки на електроліз і нагрівання електроліту. Таким чином, у момент припинення збільшення зарядної напруги можна було відключати зарядний пристрій від мережі. Інструкція з експлуатації автомобільних акумуляторів рекомендує, щоправда, продовжувати зарядку в такому режимі ще дві години. Саме так працює автоматичний зарядний пристрій, описаний мною раніше. Однак практика показує, що ця дозарядка дійсно необхідна лише при щорічному проведенні контрольно-профілактичного зарядно-розрядного циклу з метою визначення технічного стану батареї.
У повсякденній експлуатації цілком достатньо витримати батарею під постійною напругою протягом 15...30 хв. Такий підхід дозволяє спростити автоматичний зарядний пристрій без помітного впливу на повноту зарядки батареї. Якщо ж заряджати батарею нестабілізованим струмом, то разом із плавним збільшенням зарядної напруги (вираженим слабше, ніж у першому випадку) відбувається зменшення струму зарядки. Свідченням повної зарядженості батареї є припинення зміни і напруги та струму.
Цей принцип і покладено основою роботи запропонованої приставки. Вона містить компаратор, на один із входів якого подано напругу, що пропорційно збільшується при збільшенні зарядної напруги на батареї (і зменшується при зменшенні) і одночасно зменшується, що пропорційно при збільшенні (збільшується при зменшенні) зарядного струму. На другий вхід подано ту саму напругу, що й на перший, але зі значною затримкою в часі. Інакше кажучи, поки збільшуватиметься напруга на батареї і (або) зменшуватиметься струм зарядки, значення напруги на другому вході компаратора буде менше значення напруги на першому, і ця різниця пропорційна швидкості зміни зарядної напруги і струму. Коли напруга на батареї та струм заряджання стабілізуються (що свідчить про повну зарядженість батареї), значення напруги на входах компаратора зрівняються, він перемкнеться і дасть сигнал на вимкнення зарядного пристрою. Ця ідея запозичена з .
Приставка виконана на поширених елементах. Максимальний робочий струм дорівнює 6 А, проте за необхідності можна легко збільшити.
Принципова схема приставки зображено на рис. 1.
Пристрій складається з вхідного ОУ DA1, двох компараторів напруги на ОУ DA2.1, DA2.2, двовходового електронного реле VT1 - VT3, К1 і блоку живлення, що складається з мережевого трансформатора Т1, діодів VD1-VD4, конденсатора, що згладжує напруги, і параметричного стабілізатора VD5R19. Вихід зарядного пристрою підключають до затискачів Х1, Х3, а батарею, що заряджається, - до затискачів Х2, Х3. Мережну вилку зарядного пристрою включають до розетки Х5 приставки.
При натисканні на кнопку SB1 напруга мережі надходить до зарядного пристрою і мережну обмотку I трансформатора Т1 приставки. Нестабілізованою напругою з діодного мосту VD1-VD4 живиться електронне реле, а вихідною напругою параметричного стабілізатора - мікросхема DA2 (DA1 живиться від зарядного пристрою). Починається заряджання акумулятора.
Падіння напруги, створюване струмом зарядки на резисторі R1, надходить на вхід ОУ DA1, включеного за схемою підсилювача, що інвертує. Напруга на виході при зменшенні струму зарядки буде збільшуватися. З іншого боку, вихідна напруга ОУ пропорційна його напруги живлення. А оскільки підсилювач живиться безпосередньо з батареї, що заряджається, то вихідна напруга ОУ буде функцією як напруги на затискачах заряджуваної батареї, так і струму зарядки. Така побудова приставки дала можливість використовувати її спільно з різними зарядними пристроями, у тому числі і найпростішими.
До виходу ОУ підключений ФНЧ R4C2, з якого напруга через інтегруючі кола R7C3 і R5R6R8C4 надходить на входи компаратора, виконаного на ОУ DA2.2. Ланцюг R8C4 має постійну часу, в багато разів більшу, ніж ланцюг R7C3, тому напруга на вході, що не інвертує, цього компаратора буде менше, ніж на інвертуючому, і на виході встановиться низький рівень.
Компаратор на ОУ DA2.1 являє собою звичайне порогове пристрій, на вхід, що інвертує, якого подано зразкову напругу з резистивного дільника R15R16, а на неінвертуючий - з дільника R11R12R13, підключеного до заряджуваної акумуляторної батареї. Компаратор перемикається при досягненні на батареї напруги 14,4 і служить для виключення можливості передчасного відключення зарядного пристрою в умовах незначної динаміки зміни напруги на батареї.
В результаті, поки напруга на батареї, що заряджається, не досягне зазначеного значення, приставка не відключить зарядний пристрій, навіть якщо переключився компаратор DA2.2. Така ситуація можлива при встановленні заниженого значення зарядного струму і, як наслідок, при дуже повільній зміні зарядної напруги та струму. Спочатку на виході компаратора DA2.1 діє напруга низького рівня.
Виходи обох компараторів через резистивні дільники R17R18 та R20R21 з'єднані з базами транзисторів VT2 та VT1. Таким чином, при натисканні на кнопку SB1 ці транзистори залишаються закритими, a VT3 відкривається. Спрацьовує реле К1 та контактами К1.1 блокує контакти кнопки. Приставка залишається увімкненою після відпускання кнопки.
Оскільки транзистори VT1 і VT2 включені за логічною схемою, вони відкриваються тільки при високому рівні напруги одночасно на виході компараторів DA2.1, DA2.2. Це може статися лише тоді, коли батарея буде повністю заряджена. При цьому транзистор VT3 закривається і реле К1 відпускає якір, розмикаючи ланцюг живлення приставки та зарядного пристрою.
На рис. 2 показані графіки зміни напруги на входах компаратора DA2.2, а також зарядного струму в процесі дозарядки акумуляторної батареї 6СТ-60 за допомогою найпростішого зарядного пристрою з нестабілізованим зарядним струмом. Початковий рівень зарядженості батареї - близько 75 %.
У разі коли приставка працюватиме в умовах сильних перешкод, ланцюг живлення ОУ DA2 слід шунтувати керамічним конденсатором ємністю 0,1 мкФ.
Приставка відрізняється зниженою чутливістю до коливань напруги мережі. Якщо воно, наприклад, збільшується, то збільшується і напруга на батареї, що заряджається, але одночасно збільшиться і струм зарядки. В результаті напруга на виході ОУ DA1 незначно зміниться.
Приставка змонтована у металевій коробці розмірами 140x100x70 мм. На її лицьовій панелі розміщені затискачі Х1-Х3, запобіжник FU1 та розетка Х5. Більшість деталей приставки розміщена на друкованій платі розмірами 76x60 мм, виконаною з фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм. Креслення плати зображено на рис. 3. Трансформатор Т1 та реле К1 змонтовані окремо поруч із платою. Резистор R1 припаяний безпосередньо до затискачів Х1, Х2.
Резистор R1 складається з двох паралельно з'єднаних резисторів С5-16В опором по 0,1 Ом та номінальною потужністю розсіювання 1 Вт; інші постійні – МЛТ. Підстроювальні резистори R9, R12 - СПЗ-16в.
Конденсатор С1 – КМ5, решта – К50-35. Конденсатор С4 бажано перед встановленням на плату тренувати, підключивши його на кілька годин до джерела постійної напруги 10...12 Ст.
Замість КД105Б можна використовувати діоди КД106А, а замість КД522Б – будь-який із серії КД521. Стабілітрон VD5 - будь-який малопотужний з напругою стабілізації 11... 13 ст.
Транзистори КТ3102Б замінені будь-якими малопотужними відповідної структури зі статичним коефіцієнтом передачі струму бази не менше 50, а при заміні транзистора VT3 слід орієнтуватися на струм спрацьовування наявного реле К1. При виборі заміни ОУ К553УД2 необхідно враховувати, що не всі операційні підсилювачі допускають роботу з вхідною напругою, що дорівнює живильному.
У приставці використаний готовий малопотужний мережевий трансформатор зі змінною напругою вторинної обмотки 14 при струмі навантаження до 120 мА. Реле К1 - РМУ, паспорт РС4.523.303, але підійде будь-яке з напругою спрацьовування 12...14, контакти якого розраховані на комутацію змінної напруги 220 В при струмі 0,3...0,5 А.
Для налагодження приставки будуть потрібні стабілізований джерело напруги, регульованого в межах 10... 15 В, і цифровий вольтметр з межею вимірювання 20 В. Спочатку двигун резистора R12 встановлюють в нижнє, R9 - в ліве за схемою положення. До затискачів Х1 і Х3 підключають джерело, встановлюють на його виході напругу 14,4 і включають приставку в мережу.
Натискають кнопку SB1, при цьому має спрацювати реле К1. Переконуються у цьому, що у виходах ОУ DA2.1 і DA2.2 (висновки 10 і 12) є низький рівень напруги (1,3... 1,5 У). Потім вимірюють напругу на виході ОУ DA1 (висновок 10). Воно має бути приблизно рівним напрузі підключеного джерела живлення.
Замикають на 30.. .40 з висновки резистора R8, забезпечуючи швидку зарядку конденсатора С4, а потім після десятихвилинної витримки вольтметр підключають до виходу ОУ DA2.2 і плавно обертають ручку резистора R9 до моменту перемикання напруги на компаратора, т. е. його виході до 11... 11,5 В. Потім вимірюють напругу на вході, що інвертує ОУ DA2.2 і резистором R9 зменшують його на 15...20 мВ.
Слід зазначити, що вимірювати напругу у вхідних ланцюгах компаратора потрібно цифровим вольтметром з вхідним опором щонайменше 5...10 МОм, ніж допускати розрядки конденсатора C3. Оскільки вхідний опір багатьох популярних цифрових авометрів не перевищує 1 МОм, можна включити на вході вольтметра десятимегаомний резистор, що утворює спільно з вхідним опором приладу дільник напруги з коефіцієнтом 1:10.
На закінчення обертають ручку резистора R12 до моменту перемикання ОУ DA2.1. При цьому реле К1 має відпустити якір.
Якщо у радіоаматора немає цифрового вольтметра і немає джерела живлення, налагодити приставку можна безпосередньо в процесі реальної зарядки батареї. Для цього підключають до приставки зарядний пристрій та акумуляторну батарею, вимикач зарядного пристрою встановлюють у положення "Увімкнено", а двигуни резисторів R9, R12 приставки - як зазначено вище. Натискають на кнопку SB1, переконуються у спрацьовуванні реле К1 та встановлюють зарядний струм відповідно до інструкції з експлуатації зарядного пристрою.
Коли напруга перестане збільшуватися, продовжують заряджання в такому режимі ще 20...30 хв і потім плавно обертають ручку резистора R9 до спрацювання ОУ DA2.2 та відключення приставки та зарядного пристрою від мережі. У цьому налагодження закінчують.
На закінчення слід зазначити, що для гарантії повної зарядки акумуляторної батареї бажано встановлювати максимально допустимі значення зарядного струму для того, щоб забезпечити хорошу динаміку зміни напруги на виході ОУ DA1. Особливо це стосується зарядних пристроїв з нестабілізованим вихідним струмом та сильно розряджених батарей.
Література
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.
Цей пристрій підключається як приставка до зарядного пристрою, різноманітних схем яких в інтернеті вже описано чимало. Воно 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). 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 Рис 1.
Підключення до зарядного пристрою - Рис 2.
При включенні мікроконтроллер спочатку запитує потрібну ємність заряджання. Встановлюється кнопкою SB1. Скидання – кнопкою SB2.
Якщо кнопку не натискати більше 5 секунд – контролер автоматично переходить у режим вимірювання. На виведенні 2 (RA5) встановлюється високий рівень.
Алгоритм підрахунку ємності у 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?ока 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 вимірів у лічильнику буде число середнього значення струму за хвилину.
Далі середнє значення струму своє чергу ділиться на 60(по такому ж 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 гасіння світлодіода. Цей сигнал можна використовувати для увімкнення реле, яке, наприклад, відключає зарядний пристрій від мережі (див. Рис 3).
Налаштування пристрою зводиться тільки до встановлення правильних показань зарядного струму (R1 R3) та вхідної напруги (R2) за допомогою еталонного амперметра та вольтметра. Для точної установки показань приставки рекомендується використовувати багатооборотні підстроювальні резистори або ставити додаткові резистори послідовно з підстроювальними (підібрати експериментально).
Тепер про шунти.
Для зарядного пристрою на струм до 1000 мА можна використовувати блок живлення на 15 в, як шунт резистор на 5-10 Ом потужністю 5Вт, і послідовно з акумулятором, що заряджається, змінний опір на 20-100 Ом, яким і буде виставлятися величина зарядного струму.
Для зарядного струму до 10 А (max 25,5 A) потрібно виготовити шунт з 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 в 10 А. Однак, чим більше сигнал датчика струму, тим легше налаштувати правильні показання.
Як шунт для приставки на 10 А я пробував використовувати шматок алюмінієвого дроту перетином 1,5 мм завдовжки 30 см - чудово працює.
Друкована плата для даного пристрою через простоту схеми не розроблялася, воно зібрано на макетній платі таких же розмірів, як і рідкокристалічний індикатор і закріплений ззаду. Мікроконтролер встановлюється на панельку і дозволяє швидко поміняти прошивку для переходу на інший струм зарядного пристрою.
