Контроллер напряжения аккумулятора 12в акбк 01

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

Контроллер заряда аккумулятора

Пост опубликован: 22 апреля, 2020

Самодельный контроллер для зарядки аккумулятора – простой и надёжный

Купить контроллер для зарядки АКБ чрезвычайно просто, стоит он дёшево, но надёжность таких устройств внушает опасения. Неизвестно на чём в этот раз сэкономят китайские производители. А вот собранный своими руками контроллер зарядки аккумулятора, будет безотказным! Ведь собрали его не для продажи, а для долгой эксплуатации.

Назначение и схема зарядного контролера

Предлагаемый к самостоятельной сборке контроллер чрезвычайно простой, и поэтому безотказный. Он прекрасно дополняет альтернативные источники энергии, такие как ветрогенераторы или солнечные панели. Особых знаний в схемотехнике и пайке не потребуется. Разумеется, что если паяльник вы не пользовались по назначению, то лучше потренироваться на каких-то ненужных проводках, чтобы случайно не перегреть рабочие детали.

В базовую схему добавлены несколько элементов, которые делают работу контролера более стабильной. Например, сопротивления 15-18 , подбирались эмпирически. Они устранили спонтанный нагрев таймера-микросхемы ( 3 ) и сделали установку значений подстроечных резисторов ( 1 и 2 ) более точной. Дополнительно, реле ( 10 ) было припаяно «навесным монтажом». Для неопытных радиолюбителей это будет существенным подспорьем в работе, и такой вариант делает плату универсальной, т.е. с реле можно экспериментировать в процесс эксплуатации.

Установка полевого транзистора IRF 540 обусловлена тем, что сигнал от таймера NE 555 выходит с напряжением 5V, а реле 1N4007 12-тивольтовое.

Принципы работы контроллера заряда АКБ

После выставления нужных параметров на подстроечных резисторах и включении прибора в систему, работа контроллера происходит следующим образом:

Аккумулятор получает зарядный ток до достижения выставленного уровня напряжения. Затем зарядка останавливается, а напряжение с альтернативного источника энергии направляется только к потребителю.
При разрядке аккумулятора до нижнего предела, выставленного в подстроечном резисторе ( 1 ), автоматически включается зарядка.

Обратите внимание, что в автоматическом режиме, во время зарядки питание к потребителю от АКБ не подаётся. Для того чтобы подать напряжение, есть кнопки 11 и 13 , которые работают в ручном режиме.

ВАЖНО: данный контроллер заряда аккумулятора ориентирован за продление ресурса работы АКБ! Он строго лимитирует превышение уровня зарядки и разрядки. С этой задачей такая схема справляется на 100%!

Список деталей контроллера зарядки АКБ

Каждая деталь пронумерована в снимке, а на схеме видно размещение резисторов 12 и 12/1 , они припаяны с обратной стороны платы.

1 Подстроечный резистор (установка нижнего предела ≈11,8 V);

2 Подстроечный резистор (установка верхнего предела ≈14,4 V (оба резистора на 10 kOm);

3 Таймер — Микросхема NE 555 + гнездо для микросхемы;

4 Стабилизатор напряжения LM7805 (5V);

5 Конденсатор неполярный 330 nF (на вход);

6 Конденсатор неполярный 100 nF (на выход);

7 Полевой транзистор IRF 540;

8 Биполярный NPN транзистор 2N3904;

9 Светодиоды индикации: синий и красный;

10 Реле 1N4007 (12 вольт 10 ампер);

11 Резистор 300 Om + провод для отключения «Режима заряда»(оформляется на корпусе);

12/12-1 Резисторы 100 Om + 330 Om (припаяны с обратной стороны);

13 На кнопку включения «Режима зарядки» (оформляется на корпусе);

14 Радиатор;

15 Резистор 1,5 kOm;

16 Резистор 39 kOm;

17 Резистор 6,2 kOm;

18 Резистор 30 kOm;

19/20/21 Резистор 1 kOm;

На этой схеме обозначены места фиксации каждой детали.

Изготовление платы

Стеклотекстолит фольгированный;
Наждачная бумага (очень мелкозернистая и нулёвка);
Растворитель для обезжиривания;
Глянцевая бумага для лазерного принтера (1 лист);
Утюг;
Лимонная кислота;
Перекись водорода;
Соль пищевая;

Для платы понадобится кусок текстолита размером 4Х6 сантиметра. Обрезать её в нужный размер лучше ножовкой по металлу. Потому что при работе ножницами текстолит может расслоиться и появятся грубые заусенцы.

Обязательно обрабатываем кромку мелкой наждачной шкуркой. Чтобы снять слой оксидной плёнки, очень аккуратно обрабатываем поверхность нулёвкой.

Последний подготовительный этап – обезжиривание. Но это перед тем как приложить распечатанную схему.

На лазерном принтере, перед распечаткой схемы, надо убрать функцию «Экономия тонера», чтобы отпечаток был насыщенным. Использование глянцевой бумаги предпочтительнее потому, что она менее гигроскопичная, и тонер не будет впитываться в структуру материала.

СОВЕТ: распечатайте на одном листе несколько одинаковых рисунков. Если что-то пойдёт не так, но под рукой всегда окажется дубликат.

Полученное изображение обрезаем в размер, не касаясь пальцами лицевой стороны снимка.

Расстелите на ровный стол салфетку, совместите снимок с текстолитом и аккуратно уложите этот «бутерброд» на подготовленную подложку.

Максимально разогретым утюгом придавите на 30-40 секунд заготовку. Без всяких движений, чтобы не было смещения, поднимите утюг. Теперь накройте бумажной салфеткой в 3-4 слоя, и ещё раз прижмите утюгом, примерно на 1 минуту.

Затем можно сделать несколько разглаживающих движений. Утюг снимаем, текстолит с пристывшим к нему листом фотобумаги на 2-3 минут опускаем в тёплую воду, чтобы отмокла целлюлозная основа.

Аккуратно снимаем бумагу и ватной палочкой смоченной в спирте удаляем её остатки. На фольгированном стеклотекстолите должен остаться тонер на месте будущих дорожек.

Травление платы контроллера зарядки АКБ

Предлагаемый состав для травления состоит из наиболее доступных реактивов и обладает хорошей химической активностью. Единственный его недостаток перед растворами на основе хлорного железа и медного купороса, это невозможность длительного хранения.

В 100 мл перекиси сначала растворяют 30 гр. лимонной кислоты, затем добавляют поваренную соль и перемешивают до тех пор, пока не останется кристаллов.

СОВЕТ: если нет перекиси водорода, то растворите 6 таблеток Гидроперита в 100 мл. воды.

Готовый реактив наливаем в пластиковый контейнер и аккуратно опускаем заготовку платы.

Лучше её положить лицевой стороной вверх, потому что образующиеся газовые пузырьки будут изменять скорость реакции на разных участках текстолита.

Рекомендуется чуть шевелить заготовку, касаясь её края зубочисткой или соломинкой. Можно чуть «помочь» травлению кисточкой. При температуре раствора 25-30˚C, процесс занимает 25-35 минут.

Протравленную заготовку промываем под струёй холодной воды, высушиваем и удаляем тонер нулёвкой. Работать абразивной шкуркой надо без нажима и фанатизма. Достаточно нескольких лёгких движений.

ВАЖНО: следите чтобы не удалить слой медной фольги!

Можно сделать несколько движений наждачной бумагой, а потом тщательно протереть поверхность салфеткой смоченной в уайт-спирите.

Финишная подготовка платы

Для сверления отверстий используют сверло 0,8 мм. Стеклотекстолит сверлиться достаточно легко, но всё равно следите, чтобы дрель была направлено строго вертикально, а рука не дрожала.

СОВЕТ: положите плату на деревянный брусок, просверлите два угловых отверстия по диагонали и через них зафиксируйте заготовку тонким сапожным гвоздиком или отточенной скрепкой. Остальные отверстия можно сверлить, удерживая дрель двумя руками.

После сверления нулёвкой надо аккуратно удалить заусенцы.

Для более лёгкого лужения дорожек, рекомендуется приготовить спирто-канифольный флюс. Для этого 5 гр. порошка канифоли, растворяют в 20 мл. спирта. Удобнее это делать в пузырьке от «лака для ногтей».

Спирто-канифольным флюсом покрывают всю поверхность платы, а затем тонким слоем наносят припой на медные дорожки.

По окончании лужения, канифоль необходимо удалить с поверхности платы. Так как канифоль на 90% состоит из дитерпеновых кислот, то её остатки вызывают коррозию металлов. Удаляют канифоль спиртом или ацетоном.

Пайка деталей на плату

Этот процесс описывать невозможно, необходимо просто по очереди устанавливать детали в свои гнёзда, и припаивать их. Если вы никогда до этого не паяли, то потренируйтесь на обрезках стеклотекстолита и кусочке медного проводка.

Очень важно не допустить перегрева деталей и не залить припоем соседние гнёзда и дорожки, чтобы не сформировалась перемычка. Тщательно контролируйте этот аспект пайки.

Перед установкой радиодеталей в посадочные гнёзда, нанесите на них спирто-канифольный флюс.

Сборка в корпус и проверка

Корпус подбирается индивидуально. Его можно склеить самостоятельно из пластика, или купить что-то более-менее подходящее. Места для вывода светодиодов и кнопок ручного управления определяют после фиксации платы. При желании, можно сделать отверстие для подстроечного резистора.

Не старайтесь сразу брать очень маленький корпус.

Для проверки контроллера заряда аккумулятора потребуется регулируемый преобразователь DC\DC, которым будет имитироваться напряжение на клеммах АКБ.

Нормально разомкнутый вывод реле, подключается к мультиметру в режиме прозвонки.

Когда аккумулятора заряжен, и нагрузка к нему подключена, то мультиметр подаёт непрерывный сигнал, а на контроллер горит синий светодиод.

Как только напряжение упадёт ниже выставленного предела, то включается зарядка. На контроллере заряда загорается красный светодиод, а на табло мультиметра меняется индикация.

Всё, контроллер заряда аккумулятора готов, можно пользоваться.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Спасибо, что дочитали до конца! Также Не забывайте подписываться на наш канал, Если статья Вам понравилась!

Следите за нами в твиттере: https://twitter.com/Alter2201

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.

Источник

Контроллер напряжения аккумулятора 12в акбк 01