Контроллер для зарядного устройства своими руками

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

Поделки своими руками для автолюбителей

Контроллер для зарядки АКБ своими руками, схема

Для тех, кто привык делать всё своими руками, а не покупать собранные схемы на Алиэкспрессах и тому подобное, предлагаю собрать модуль, который будет контролировать вашу зарядку аккумулятора и выключать её при завершении заряда АКБ.

Схема простая, доработанная, проверена в работе и не требует заумных настроек.

Итак вот сама схема….

Собрана она на таймере NE555, её можно заменить и на SE 555 (она работает до -55°С), так же можно поставить и SA 555 ( её работа до -40°С).

Перед подстроечными резисторами стоят ограничительные резисторы, это сделано потому, что на алиэкспрессе в отзывах много жаловались, что перегорала микросхема при выкручивание подстроечных резисторов в крайнии положения.

Защиту транзистора от индуктивных бросков тока в момент отключения реле осуществляет диод, который включен или лучше сказать «зашунтирован» с катушкой реле. Плата сделана обычным методом ЛУТ, вот ЗДЕСЬ , можно скачать для тех, кто будет повторять данную схему. Раствор делал из перекиси водорода и лимонной кислоты. готовая плата, теперь будем впаивать детали.

Собранный вид схемы, внешне мало чем отличается от китайской версии.

Вот небольшое видео работы устройства.

Источник

ЗАРЯДНОЕ ДЛЯ АВТО НА КОНТРОЛЛЕРЕ

Обычные зарядные устройства к автоаккумуляторам, продающиеся по цене от 2000 рублей, представляют из себя простейший блок питания с диодным мостом и амперметром для контроля тока. Можно ли долго пользоваться таким ЗУ, если цена нового свинцового аккумулятора Bosch достигает 5000 руб? Каждый сам решает для себя. Вот автор и решил немного потратиться и создать зарядку, имеющую все необходимые режимы по быстрому и безопасному восстановлению ёмкости АКБ.

Описание зарядного устройства

Измерение напряжения аккумулятора.
Измерение тока заряда и разряда. Ток измеряется датчиком тока на ОУ.
Стабилизация зарядного тока на выбранном уровне. Алгоритм регулятора – пошаговый, управление током – ШИМ (Установка тока ведется из основного окна прибора.). 3.1 Выбор режима заряда – постоянным током или пульсирующем (десульфатация).
Отключение заряда если напряжение достигло заданного уровня выбранном в меню.
Стабилизация тока разряда на выбранном уровне в режиме разряда. Алгоритм регулятора – пошаговый, управление током – ШИМ.
Подсчет Ампер*часов при разряде АБ. Разряд производится только после полной зарядки АБ. (При выборе режима разряд, если АБ не дозаряжен, автоматически производится дозаряд, а затем уже разряд с подсчетом Ампер*часов.)
Включение подсветки дисплея (LIGHT). Выбор в меню. Параметр Подсветка вкл – подсветка включена всегда. В режиме авто выкл – подсветка включается при подаче питания на 30 сек и при нажатии на кнопки. Через 30 сек от последнего нажатия на кнопки подсветка отключается.
При любой остановке программы подается прерывистый сигнал (0,5 Гц) на вывод 4 МК. Отключается сигнал нажатием кнопки старт.
Программа отслеживает правильность установки напряжений. Минимальное напряжение (Umin) не может быть установлено выше либо равным максимальному (Umax). И наоборот.
В режиме старт нажатие на кнопку PLUS или MINUS выводит на индикатор текущую информацию о состоянии процесса. В верхней строке ток и напряжение. В нижней строке оставшееся время (подробно) и выходная мощность в процентах.

Схема и печатные платы ЗУ

Схема управляющего блока

Схема источника питания

Работа зарядного устройства

1. Программа запускается/останавливается нажатием на кнопку старт из любого окна программы. Если кнопка нажата, когда программа запущена, устройство переходит в режим финиш (окончание работы программы). Следующее нажатие переводит устройство в первоначальное состояние (основное окно индикатора).

2. Если напряжение на аккумуляторе ниже, чем Umax/4, считается, что аккумулятор не подключен или неисправен. На дисплей выводится надпись No Bat. В режиме START название выбранного режима мигает.

Режим Зарядка

Программа контролирует напряжение и ток на АБ. Если напряжение ниже заданного в настройках Umax – работает стабилизатор зарядного тока с заданием Is. Если напряжение достигло Umax – остановка программы. Индикация заряд выкл.

Если напряжение стало выше Umax на 0.2 – остановка программы, индикация ERROR в верхней строке. В нижней строке напряжение, при котором произошло отключение.

Если ток заряда I превысил ток Is на 0.2 на время более 5 сек – остановка программы, индикация ERROR.

Если истекло время заряда (параметр H, часы) – остановка программы, индикация ERROR в верхней строке. В нижней строке надпись Time out.

Режим Разряд

Если при старте программы напряжение на АБ ниже Umax, включается дозаряд АБ с током Is. После достижения напряжения Umax начинается разряд АБ с током Ii. Ведется подсчет емкости АБ.

Когда напряжение на АБ достигнет Umin разряд прекращается, на индикатор выводится индикация разряд выкл и емкость на АБ-. AH Vm 11.0 – минимальное напряжение на АБ.

Если истекло время дозаряда или разряда (для дозаряда и заряда устанавливается время H) – остановка программы, индикация ERROR.

Если ток заряда или разряда превысил установленные на 0.2 – остановка программы, индикация ERROR в верхней строке. В нижней строке ток, при котором произошло отключение.

Режим КТЦ АКБ

При старте программы включается заряд АБ с током Is. Через 1 сек АБ переключается на разряд с током Ii. Еще через 1 сек АБ снова переключается на заряд. Так продолжается до тех пор, пока напряжение не достигнет Umax – программа останавливается. Индикация КТЦ выкл. Если напряжение стало выше Umax на 0.2 – остановка программы, индикация ERROR. Если ток заряда или разряда превысил установленные на 0.2 – остановка программы, индикация ERROR.

Если истекло время заряда (параметр H) – остановка программы, индикация ERROR в верхней строке. В нижней строке надпись Time out.

Выбранный режим после отключения от сети не запоминается. При включении всегда режим зарядка.

Обозначение символов на дисплее

V -измеренное напряжение на АБ
Vs(max) -напряжение до какого будет произведен заряд
Vmin(m) -минимальное напряжение на АБ при котором разряд будет отключен
I -измеренный ток заряда
Is -установленный ток заряда
Id — измеренный ток разряда
Ii -установленный в меню ток разряда(стабилизация тока разряда)
Imin -минимальный ток при котором заряд будет окончен
H -время таймера. Для вех режимов.
Hi -оставшееся время до отключения по таймеру
P -емкость АБ-Аh
LED -подсветка

1.При подключении к сети устройства вывести на дисплей информацию-если АБ подключена

1.1.Напряжение до какого будет произведен заряд. По умолчанию Vs=14.2 (Диапазон выбора в меню 1-30 вольт.)

1.2.Установленный ток заряда. По умолчанию Is=0.5А.( диапазон выбора в меню 0.5 -10А.дискретность 0.5А.)

1.3.Реальное напряжение на АБ. Например-V=13.7

1.4.Режим по умолчанию — зарядка (режим можно изменить в меню. Названия режимов. заряд . разряд. ктц акб.)

РЕЖИМ 1.заряд

Если АБ не подключена-вместо напряжения на АБ вывести надпись — no bat.Все остальное как и при подключённой АБ.

Пример 1.0. батарея не подключена

Vs=14.2 Is=0.5A
? АКБ Заряд

При нажатии кнопки start — запустить установленный режим. При повторном нажатии — остановить. при запущенном режиме — название выбранного режима мигает. при остановленном — горит постоянно.

Пример 1.1. батарея подключена.

Vs=14.2 Is=0.5A
V=13.7 Заряд

При запущенном режиме вместо установленного напряжения до которого будет произведен заряд отображать реальный ток заряда. Пример I = 3.6 A

Пример 1.2. идет заряд.

I=3.6A Is=0.5A
V=13.7 заряд

После окончания заряда (по таймеру или по достижению установленного напряжения на АБ или ток заряда снизится до I=min) отключить заряд и вывести – заряд выкл.

Если ток заряда превышает установленный в меню. А также напряжение на АБ превысило установленное в меню-отключить заряд и вывести надпись — ERROR.

РЕЖИМ 2. разряд

2.При выборе режима- разряд (при запуске этого режима автоматически зарядить АБ до установленного напряжения и затем начать разряд.

Пример 2.0. Индикация в основном окне режима. Если режим не запущен-название режима (разряд) не мигает. При запущенном режиме, название режима используемого в данный момент (заряд или разряд) мигает.

Если режим запущен. АБ не заряжена. Идет автоматический заряд, после которого начнется разряд.

I=0.5A заряд
P=0Ah

2.1 Ток разряда по умолчанию A. Диапазон выбора в меню 0.5-10 А. дискретность 0.5 А.

2.2. Hi — Время оставшееся до конца разряда после истечения которого разряд будет отключен по умолчанию.

2.3. Измеренная емкость батареи P=. Ah (пример Р = 45.4Ah).

Пример 2.1. окно в процессе разряда

Id=0.5A Hi=10
P=45.4Ah разряд

После окончания разряда подать сигнал с паузой 1 секунду. И так пока не будет включен другой режим. Сигнал подать на вывод 4 МК. Светодиод out. На дисплей вывести надпись верху — P=. Ah. Vm=11.0 внизу — разряд OFF.

Пример 2.2. разряд окончен

P=100.3Ah Vm=11.0
Разряд выкл

РЕЖИМ 3. Ктц акб. Десульфатация.

В основном окне режима, если режим запущен, название режима (КТЦ) мигает. Если не запущен — не мигает.

3.1. Ток заряда по умолчанию Is = 5А. Диапазон 0.5-10 А

3.2. Ток разряда Диапазон 0.5-10 А.

3.3. Напряжение на АБ. Частота 1 Гц.

Пример 3.0. идет десульфатация.

I=5.0A Id=0,5A
V=14.2 КТЦ-АКБ

После окончания заряда(по таймеру или при достижении установленного напряжения, режим отключить) вывести надпись — КТЦ ВЫКЛ. И напряжение на АБ.

Пример 3.1.конец работы.

V=14.7
КТЦ ВЫКЛ

Остальные настройки в меню. Все файлы находятся в архиве. За подробностями обращайтесь на форум. Автор: Александрович.

Форум по обсуждению материала ЗАРЯДНОЕ ДЛЯ АВТО НА КОНТРОЛЛЕРЕ

Инструкция новичкам как научиться паять паяльником — различные провода, платы, микросхемы и другие детали.

В нескольких схемах рассмотрим, можно ли параллельно включать стабилизаторы напряжения, микросхемы типа LM317 и аналогичные.

Изучим теорию работы и проведём несколько опытов с 1N4148 — диодом быстрого переключения.

Источник