Mikroprocesorowa ładowarka czterokanałowa
Mikroprocesorowa ładowarka czterokanałowa
2 marca, 2016 Możliwość komentowania Mikroprocesorowa ładowarka czterokanałowa została wyłączonaŁadowarka powstała w okresie urlopowym, w ramach odreagowania stresu. Służy do ładowania ogniw o wymiarach AA i AAA, ładuje ogniwa metodą z częściowym rozładowaniem (cykl składa się z krótkiego rozładowania,następnie pomiar napięcia w stanie jałowym i krótkie ładowanie. Czas ładowania i rozładowania został dobrany na podstawie dokumentacji producentów ogniw, dostępnej w internecie. Posiada wyjście RS232 do kontroli procesu ładowania i zbierania danych przez komputer. Urządzenie składa się z trzech bloków: sterowania z mikroprocesorem, bloku prądowego oraz przetwornicy zasilającej, która umożliwia zasilanie całości dowolnym zasilaczem od 9 do 46V. Z wyjątkiem przetwornicy (nie wymaganej zresztą), całość jest projektem autorskim.
Poniżej przykład charakterystyk ładowania zdjętych za pomocą komputera podłączonego przez RS232 dla dwóch różnych ogniw podczas testów.
Obudowa pochodzi w zasadzie z odzysku (uniwersalna z tworzywa, wykorzystana wcześniej do budowy jakiegoś miksera wideo, stąd ponadplanowe otwory wykorzystane m.in. do chłodzenia).
Wentylator niestety nie zmieścił się w środku i został umieszczony na zewnątrz. Nie wpływa to na funkcjonalność, ponieważ jego wysokość jest podobna do wysokości wystającego z obudowy koszyka na akumulatory. Same koszyki to standardowe, dostępne na rynku podzespoły przerobione na potrzeby odizolowania od siebie ogniw. Sprężyny zostały przeniesione na jedną stronę i zlutowane. Po drugiej stronie wkręciłem wkręty M3 o odpowiednio dobranej długości na które zostały nakręcone nakrętki i oczka z grubego drutu miedzianego, przechodzącego na drugą stronę obudowy. Próbowałem wykorzystać fabryczne nity stosowane w tych koszyczkach, ale układ pomiarowy nie działał poprawnie – połączenie nie było pewne.
Wewnątrz pod wyświetlaczem mieści się płytka sterująco-pomiarowa. Wykorzystałem procesor Atmega 8 i jego przetwornik A/C. Diody pod wyświetlaczem służą do optycznej sygnalizacji przebiegu procesu ładowania, każda odpowiada za jeden kanał. Gdy zapala się na czerwono – następuje proces rozładowania, gdy na zielono – ładowania. Po prawej stronie, w miejscu wentylatora znajduje się płytka „prądowa”, której zadaniem jest realizacja procesu ładowania i rozładowywania ogniw w kanałach. Poniżej jest zainstalowany gotowy moduł przetwornicy zasilającej, dzięki której jest możliwe zasilanie urządzenia z różnych zewnętrznych zasilaczy.
Na fotografii poniżej widać otwory złącza RS232 na goldpiny. Specjalnie nie instalowałem zewnętrznego gniazda, ponieważ założyłem, że w normalnym użytkowaniu nie będzie ono potrzebne, a do zdjęcia charakterystyki ogniwa mogę podpiąć przejściówkę na goldpin’ach.
Obsługa jest wyjątkowo prosta. Ładowarka posiada dwa przyciski: wybór programu oraz start/stop. Do dyspozycji są trzy programy: automatyczny, ładowanie oraz rozładowanie. Tryb automatyczny załącza najpierw tryb rozładowania, a gdy wszystkie ogniwa są gotowe – ładowanie.
Po zakończeniu procesu na wyświetlaczu jest pokazana statystyka zgromadzonej w ogniwach energii dla każdego kanału oddzielnie.
Podczas procesu ładowania i rozładowywania na wyświetlaczu pokazywane są parametry wszystkich kanałów naprzemiennie odpowiednio:
nr. kanału -> napięcie w stanie jałowym [] napięcie podczas ładowania [] napięcie rozładowania
# numer cyklu pomiarowego # energia dostarczona do ogniwa
Cykle pomiarowe pozwalają na określenie końca ładowania w przypadku uszkodzonych ogniw. Zakończenie ładowania jest określane na kilka sposobów: metodą delty V, napięcie na zaciskach w stanie jałowym (wykrycie braku ogniwa), nie rosnące napięcie powyżej 300 cyklów ładowania oraz dodatkowo założyłem, że żadne ogniwo nie będzie miało pojemności większej niż 3000mAh.
Na koniec dokumentacja i opis techniczny:
1) Sterowanie mikroprocesorowe
2) Bufory
3) Części prądowa. Tutaj niestety będzie słabo, ponieważ dokumentacja elektroniczna zaginęła podczas reinstalacji systemu. Nie mam potrzeby jej teraz odtwarzać, dlatego dla zainteresowanych umieszczam skany płytek pcb i schemat ideowy, z którego można zrozumieć jak działają poszczególne kanały. Proces ładowania to nic innego jak stabilizacja prądu wykonana na układzie LM317. Rozładowanie to załączenie rezystora do ogniwa. Tranzystory kluczujące to – jeśli dobrze pamiętam – IRFZ44n. Na schemacie są uwzględnione tranzystory buforujące znajdujące się na płytce buforów.
Kluczowe jest prawidłowe sterowanie stopniami mocy. Należy pamiętać o odpowiednich szczelinach czasowych procesu. Pomiar napięcia w stanie jałowym musi być poprzedzony odpowiednimi przerwami od ładowania lub rozładowania.
4) program napisany w Bascom -> link
5) kit AVT2311 (leżał gdzieś w szafce :))