image001 (4).jpg

В настоящее время очень большое распространение получили Ni-Cd и Ni-Mh пальчиковые аккумуляторные батареи. Срок службы которых очень сильно зависит от правильной эксплуатации. Если аккумуляторы не полностью заряжать, а при эксплуатации не до конца разряжать, то может происходить сульфатациябатареи (уменьшение ёмкости). Особенно сильной сульфатации подвержены Ni-Cd и меньшей степени Ni-Mh аккумуляторы. Хранить данные аккумуляторы желательно в разряженном до 0.6-1.0 вольта состоянии, а перед эксплуатацией заряжать. Автор провёл несколько экспериментов по использованию разных аккумуляторов в фотоаппарате Samsung Digimax 360. Полностью заряженный аккумулятор разряжался до 20-50% при ёмкости 2100-1000 ма/ч соответственно, после чего фотоаппарат отключался. Если данные аккумуляторы не разряжать, а ставить на подзарядку на 12-14 часов током 0,1С, то произойдёт перезарядка. Неполная разрядка и перезарядка приведёт к достаточно быстрому выходу из строя аккумулятора, и грешить на производителя по причине низкого качества изделия мягко говоря некорректно. Для увеличения срока эксплуатации, и предотвращения сульфатации аккумуляторов, автор разработал зарядно-разрядное полуавтоматическое устройство с возможностью визуального контроля напряжения и длительности заряда/разряда. В устройстве так же предусмотрена передача на компьютер данной информации через каждые 15мин.

Схема зарядного устройства для двух однотипных аккумуляторов приведена на Рис1. (Внешний вид фото1.) Отличительная особенность от ранее встречавшихся в литературе устройств, состоит в импульсном режиме заряда/разряда. В схеме отсутствуют нагревающиеся элементы, вследствие чего КПД устройства достаточно высок. Рассмотрим работу схемы. После подачи напряжения на разъём Х1 начинает работать преобразователь напряжения 5 вольт, собранный на транзисторах VT9,VT10, трансформаторе T1, диодах VD7-VD16,VD18, резисторах R39-R50, оптроне VS1, конденсаторах С15-С23,С25, индуктивностяхL1,L4. Данная схема блока питания в данной статье не рассматривается, т.к. полностью скопирована с дежурного преобразователя напряжения компьютера ATX. Напряжение 5 вольт поступает на микроконтроллер D5, после сброса регистров которого, происходит инициализация всех портов ввода вывода. RA0(2) настраивается как 10 разрядный аналого-цифровой преобразователь. RA3(5) –вход опорного напряжения, которое формируется цепочкой VD19,R51,R52,C24 и подстраивается при помощи резистора R51. С портов RA1(3),RA5(7) логическими уровнями происходит управление адресами аналогового коммутатора D2. По очереди происходит опрос напряжения на аккумуляторах GB1,GB2 и шунтах R29,R30. Выходное напряжение с 3 ножки D2 поступает на неинверсный вход операционного усилителя D1.1 коэффициент усиления которого составляет около 4. На инверсную ножку операционного усилителя D1.1 с делителя R1 подаётся напряжение смещения, для достижения полного измеряемого диапазона с 0.6 до 1.6 вольт, и равного 1 вольту. Индикация всех режимов осуществляется графическим индикатором HG1. Данный индикатор рассчитан на рабочее напряжение 3 вольта поэтому для его питания используется параметрический стабилизатор собранный на R7,VD1. Управление индикатором осуществляется с портов микроконтроллера через делители напряжения собранные на R8-R17. С ножки RB0- происходит переключение управляющий код/данные, с RB1-выбор устройства, с RB2- сброс индикатора, RC3-RC5 передаются стробирующие импульсы и данные.  Транзисторные ключи VT3,VT4 и нагрузочные резисторы R27,R28 используются для разряда аккумуляторов ШИМ импульсами с портов RC1,RC2 микроконтроллера. Микросхема D6 и инверторы собранные на VT1,VT2, R18-R21 служат для переключения ШИМ импульсов между разрядно зарядными ключами с портов RC0,RC4 микроконтроллера. Во время зарядки используются преобразователи напряжения собранные на VT5-VT8, R31-R38,VD5,VD6,C12,C13 и накопительные дроссели L2,L3. Дроссель L5 служит для предотвращения проникновения помех от преобразователей зарядной цепи на шины питания микроконтроллера. Кнопки SB1-SB3 предназначены для перемещение вверх/вниз по меню, и ввода режима работы. На элементах D101,D102,R101-R108,C101-C108,ZQ101 собрана схема преобразователя интерфейса USB/USART [1], и служит для передачи информации в компьютер. Данная схема не учавствует в непосредственном процессе работы зарядного устройства и может отсутствовать. Формат передачи по USART следующий, сначала передаётся два байта часов и минут со времени начала процесса заряда/разряда, затем два байта (младший и старший) напряжение на аккумуляторе GB1, и далее два байта напряжение на аккумуляторе GB2. Данные передаются каждые 15 минут.D3,D4,R6 предназначены для контроля температуры на аккумуляторах, но в данной версии программного обеспечения не задействованы.

Рассмотрим экранные формы после включения устройства. На короткое время на индикаторе появляется заставка, затем появляется меню выбора типа аккумулятора рис 2. Кнопками SB1(Up), SB2(Down) выбираем какой ёмкости аккумулятор установлен для зарядки/разрядки.

image004 (3).jpg РИС 2

После нажатия кнопки SB3(Enter) переходим в меню выбора режима заряда или разряда Рис3

image005 (5).jpg РИС 3

Кнопками Up, Down выбираем режим а затем Enter и переходим в рабочий режим Рис4. Загораются светодиоды HL1, HL2 и начинается заряд или разряд. На индикаторе так же отображается время заряда/разряда. Если аккумулятор разрядится ниже 1 вольта, индицируемое время и напряжение на аккумуляторе останавливаются. Гаснет соответствующий светодиод и появляется надпись Стоп. Разряд осуществляется не стабильным током около 0.05С.

image007 (1).jpg РИС 4

В режиме заряда так же отображается текущее напряжение на аккумуляторе и время заряда. Если по каким либо причинам напряжение возрастёт более 1560мв, либо время заряда будет более 13 часов, заряд прекратится. Окончание заряда произойдёт, если в течение 15 минут напряжение на аккумуляторе не увеличивалось, или снизилось. Причём напряжение во время заряда измеряется каждые 5 сек, и через 100мс после отключения преобразователя заряда. Ток заряда не стабилизирован и составляет около 0,1С.  Так как ток заряда нестабилен, то ёмкость аккумулятора можно определить только приблизительно (C=t*i).

Налаживание устройства заключается в установке подстроечным резистором R51 опорного напряжения 4000мв на 5 ножке D5. Затем устройство отключается из сети и запускается в тестовом режиме, для этого нажимается кнопка SB3 и включается сеть, на индикаторе при этом появится измеряемое напряжение на батарее GB1,GB2 и шунтах R29,R30. Подаем в точку +GB1 или GB2 700мв от лабораторного источника питания и подстроечным резистором R1 добиваемся показаний 700мв, затем устанавливаем с лабораторного источника напряжение 1500мв и корректируя сопротивление резистора R4 добиваемся показаний 1500мв. При необходимости процедуру повторяем.

Детали: Графический индикатор HG1 типа LPH7779 от телефона Nokia3310. Детали блока питания использованы от дежурного источника питания компьютера ATX. Вместо К561КП2 можно использовать импортный аналог HEF4051BP. Дроссель L2,L3 намотаны на броневом сердечнике из материала М2000HM, диаметром 22мм и содержат 35 витков провода ПЭВ2 диаметром  0.6мм. При сборке между чашечками необходимо проложить бумажную шайбу толщиной 0,2мм. Дроссель L5 представляет собой ферритовый стержень диаметром 6мм и длинной 20мм. На него наматывается виток к витку провод ПЭВ2 диаметром 0,8мм в количестве 6 витков.

Устройство собрано на двух платах из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1.5-2мм, основной размером 123х127мм Рис5, и дополнительной, плате адаптера USB 34х28мм Рис6.

Неx коды программы микроконтроллера, приведены в Табл1.

image009 (2).jpgРИС 5

image011.jpg РИС 6

Таблица 1 — tablitsa1

Реклама