Зарядное устройство на микроконтроллере схема. Зарядное устройство на микроконтроллере. ДХО плюс стробоскопы

Который был собран для тестирования в корпусе от cd-привода. Оказалось, что устройство прекрасно справляется со своими функциями, заряжает и разряжает практически любые аккумуляторы, подсчитывая при этом ёмкость. Чередуя циклы заряда и разряда, можно проводить восстановление аккумуляторов. В проводившемся недавно конкурсе идей было предложено сделать более человеческий вариант.

Новое универсальное зарядное устройство питается через USB от зарядки для смартфона или планшета. Можно питать и от USB-порта компьютера. На плате установлен micro-usb, но можно установить и любой другой вариант. Также имеется гнездо под стандартный DC-штекер; при питании через него напряжением более 5 вольт, на плате снимается джампер и логическая часть начинает питаться через LDO стабилизатор. При питании от 5 вольт джампер должен быть установлен (он просто закорачивает вход и выход стабилизатора +5 вольт).

Устройство размещено на плате размером 10*12 см. ЖК-индикатор 16*2 с i2c-преобразователем закреплён на монтажных стойках. На плате имеются винтовые клеммники для подключения заряжаемого аккумулятора и нагрузки для разряда, в качестве которой может выступать лампочка или мощный цементный резистор на 5Вт сопротивлением, например, 4,7 Ом. Сопротивление этого резистора рассчитывается по формуле R=U/I, где U-напряжение аккумулятора, а I - желаемый начальный разрядный ток. Если разрядку производить не планируется, то нагрузку можно не подключать. Управление осуществляется при помощи трёх кнопок. Информация отображается на дисплее, помимо этого используется маленький бипер без встроенного генератора и светодиод. Чем ярче горит светодиод, тем больше ширина импульсов в режиме заряда.

Схема зарядного устройства такая же, как и в первоначальном тестовом варианте с непринципиальными изменениями. Полевые транзисторы должны быть с логическим уровнем упраления (logic level), найти их можно на компьютерных платах. Транзисторы драйвера p-канального полевика должны быть токовыми, например - SS8050 и SS8550. Дроссель преобразователя должен выдерживать соответствующий ток.

нажми для увеличения
Режимы работы умного универсального зарядного устройства:

главное меню. в нём осуществляется выбор параметров зарядки, разрядки, калибровка вольтметра
заряд. текущие и установленные параметры заряда отображаются на экране, есть возможность изменения параметров прямо в процессе зарядки. происходит ограничение напряжения и тока до заданных значений при помощи ШИМ. заряд завершается при достижении заданного напряжения и уменьшении тока заряда ниже заданного.
разряд. управление аналогично заряду. разряд завершается при уменьшении напряжения или тока ниже заданных.

В процессе подсчитываются миллиампер-часы, также они выводятся и в конце. По подсчитанным значениям можно определить степень потери ёмкости аккумулятора, т.е. насколько он изношен. Если аккумулятор ёмкостью 1А/ч вбирает 500мА/ч или вбирает 1А/ч, а отдаёт 500мА/ч, то его ресурс уже значительно выработан.

Калибровка измерения тока при заряде и разряде осуществляется при помощи подстроечных резисторов по показаниям образцового амперметра. Калибровка вольтметра осуществляется аналогично. Для перепрошивки микроконтроллера на плате предусмотрен ISP-разъём.

Данный вариант прибора вполне пригоден к использованию, но многое можно улучшить. Плату можно сделать более компактной, держатели батарей разместить прямо на ней. Возможно, будет ещё один вариант устройства, если к нему будет интерес. Этот самый интерес ты можешь выразить, поставив лайк в любой соц.сети, нажав кнопку под статьёй. Чем большим будет интерес, тем больше будет стимул работать над этим проектом, информация будет дополняться.

С пожеланиями, дополнениями и уточнениями - милости просим в комментарии.

Печатная плата: скоро
прошивка: скоро

"Народный" вариант почти универсальной зарядки на Aliexpress: Lii-100 .

Небольшая доработка универсального зарядного устройства, позволяющая задавать ток разряда. Изначально он определялся лишь сопротивлением нагрузочного резистора. С данной же доработкой ток можно регулировать в пределах этого значения, т.е. максимальный ток определяется нагрузочным резистором, но можно выставить и меньший.

Доработку можно выполнить навесным монтажом или на небольшой плате. Вместе с ней меняются некоторые сигналы. Так, сигнал ШИМ заряда (частота в районе 66 кГц) берётся теперь с OC1A, ШИМ разряда - с OC1B, звук - с OC2. На плате для этого придётся перекинуть два резистора (идущие на OC1A и OC2) и сделать разрыв от неиспользуемого более PB0. Изменения на схеме показаны жёлтым цветом.

Операционный усилитель можно применить такой же, как на измерении тока в основной части схемы. MCP6002 у нас не нашёлся, вместо него поставлен TLC2272. Регулировка разрядного тока работает так же, как в оригинальном IMAX. При этом будет греться не только нагрузочный резистор, но и полевик Q1.

Так как за всё время пользования устройством мы питали его исключительно от USB, то прошивка оптимизирована под выходное напряжение не более 5 вольт, почти для всех "круглых" аккумуляторов этого достаточно: можно заряжать и разряжать одиночные литиевые банки или два последовательно соединённых никелевых аккумулятора, максимальный ток - 2 ампера.

Зарядное устройство такая вещь, которая необходима каждому владельцу автомобиля. Можно купить готовое ЗУ в магазине, можно собрать его самому по многим , а можно использовать промежуточный вариант - приобрести конструктор для самостоятельной сборки. В этом случае вам понадобится только силовой трансформатор и корпус. Недавно заказал такое ЗУ и теперь поделюсь информацией о нём с вами, уважаемые посетители сайта "Радиосхемы".

Технические характеристики ЗУ:

Вольтметр ……………………………..........................................….. 0 до 29,9 Вольт

Амперметр..................................................................... до 9,9 Ампер

Стабилизатор тока зарядки ………..................................…… от 0,5 до 9,9 Ампер

Таймер отключения заряда ……………..............................….. от 1 до 30 часов

Заданное напряжение на аккумуляторе, при котором будет отключен заряд ……………………..................................................................…. от 5,1 до 30,0 Вольт

Защита от короткого замыкания

Защита от переполюсовки при подключении аккумулятор а

Комплект поставки:

З/У SPARK -3 ……………….............…. 1 шт.

Диодный мост 50 Ампер …......….. 1 шт.

Тиристор 12 Ампер ………….......... 1 шт.

Диод 1N4007 ………………............….. 2 шт.

Рамка для индикатора..….......…… 1 шт.

Инструкция …………………..............… 1 шт.

Назначение прибора

Зарядное устройство SPARK-3 предназначено для заряда аккумуляторов с напряжением 6, 12, 24 вольт током от 0,5 до 9,9 ампер до заданного напряжения или заданное время. В состав прибора входят: Вольтметр, Амперметр, стабилизатор тока, автомат отключения при достижении на аккумуляторе заданного напряжения, таймер. В комплект входит собранная и отлаженная плата, диодный мост, симистор, два диода и рамка для монтажа индикатора в корпус. Управление производится с помощью трех кнопок:

верхняя кнопка - "Верх ”
средняя кнопка - "Меню ”
нижняя кнопка - "Вниз ”

Для включения режим зарядки нажать "Верх ” при этом засветится светодиод "зарядка” инициируя включенный режим зарядки. Последующие нажатия на кнопку "Верх ” будут переключать индикацию напряжения или тока. Если включен амперметр, на индикаторе показана буква "А ” (например "0,0А ”). Для отключения режима заряда нажать кнопку "Вниз ”, светодиод " зарядка” гаснет, последующие нажатия этой кнопки так же поочередно показывают на индикаторе напряжение или ток. Для изменения параметров заряда служит кнопка "Меню ”.

При первом нажатии и удержании будет показан символ вольтметра "- U ” после отпускания показано напряжение от 5,1 до 30,0 вольт. Последняя цифра мигает. С помощью кнопок "Верх ” и "Вниз ” установить требуемое напряжение, при достижении которого будет отключен режим заряда.

При втором нажатии и удержании будет показан символ ампер " - A ” после отпускания показано задание тока заряда от 0,5А до 9,9А в амперах с помощью кнопок "Верх” и "Вниз” установить требуемый ток заряда.

При третьем нажатии и удержании будет показан символ часов " - h ” при отпускании показано задание таймера отключения от 1h до 30h (от 1 до 30 часов) с помощью кнопок "Верх ” и "Вниз ” установить требуемое значение таймера отключения.

При четвертом нажатии на индикаторе будут три черточки "- - - ”. при отпускании прибор выйдет из режима Меню, на индикаторе не будет мигать последняя цифра.

Как заряжать аккумулятор

Подсоедините крокодилы, на клеммы аккумулятора нажимая кнопку "Вниз” переключите прибор в индикацию напряжения. Вольтметр покажет напряжение на аккумуляторе. Нажмите кнопку "Верх”. Включится светодиод " зарядка”. Ток будет плавно подниматься до заданного значения. Каждые две минуты ток выключается на 4 секунды и при отключенном токе напряжение сравнивается с заданным максимальным напряжением, если напряжение на аккумуляторе достигнет заданного значения, то зарядка отключится и светодиод " зарядка” погаснет. Если напряжение на аккумуляторе не достигнет максимального значения, то отключение произойдет по истечении задания таймера (от 1 до 30 часов).

- Для ручного отключения зарядки нажать кнопку "Вниз”

-
Аккумулятор с напряжение меньше 5 вольт заряжаться не будет.

-
При переполюсовке клемм ток зарядки так же не будет включен.

-
При выключенном заряде или отсутствии сети 220 вольт прибор не разряжает аккумулятор.

Сборка зарядного устройства

Собираем зарядное устройство с МК согл асно принципиальной схемы - клик для увеличения картинки:

Для сборки зарядного устройства SPARK-3 потребуется трансформатор мощностью от 100Вт до 250Вт с напряжением на вторичной обмотке 18 - 22 Вольт, корпус и радиатор (пластина размером 100*150*3 мм). Если необходимо собрать зарядное устройство для аккумуляторов 24 вольта, то трансформатор должен иметь напряжение на вторичной обмотке 30 вольт.

Выпрямитель и симистор закрепить на радиаторе. Радиатор закрепить в корпусе через изоляторы. Кнопки на плате служат только для проверки устройства при установке в корпус рекомендуеся припаять другие кнопки установленные на передней панели.

При первом включении не подключая аккумулятор, нажимая кнопку "Вниз” переключить в Вольтметр. Вольтметр должен показывать "00,0" если вольтметр показывает напряжение, значит, пробит симистор, подключать аккумулятор недопустимо. Для замены подойдет любой импортный симистор на ток 12-20 ампер. Не подключать отечественные симисторы - для них требуется большой ток включения. Цена данного набора может колебаться в пределах 12-20уе - уточняйте в интернет магазинах. В дальнейшем устройство будет собрано, подключено к электронному трансформатору и размещено в корпусе. Следите за публикациями!

Обсудить статью ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО С МИКРОКОНТРОЛЛЕРОМ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ СБОРКИ

Аккумуляторы сегодня очень распространены, но зарядные устройства для них, имеющиеся в продаже, как правило, не универсальны и слишком дороги. Предлагаемое устройство предназначено для зарядки аккумуляторных батарей и отдельных аккумуляторов (в дальнейшем используется термин "батарея") с номинальным напряжением 1,2...12,6 В и током от 50 до 950 мА. Входное напряжение устройства - 7...15 В. Ток потребления без нагрузки - 20 мА. Точность поддержания тока зарядки - ±10 мА. Устройство имеет ЖКИ и удобный интерфейс для установки режима зарядки и наблюдения за её ходом.

Реализован комбинированный метод зарядки, состоящий из двух этапов. На первом этапе батарею заряжают неизменным током. По мере зарядки напряжение на ней растёт. Как только оно достигнет заданного значения, наступит второй этап - зарядка неизменным напряжением. На этом этапе зарядный ток постепенно снижается, а на батарее поддерживается заданное напряжение. Если напряжение по какой-либо причине упадёт ниже заданного, автоматически вновь начнётся зарядка неизменным током.

Схема зарядного устройства изображена на рис. 1.

Рис. 1. Схема зарядного устройства

Его основа - микроконтроллер DD1. Он тактирован от внутреннего RC-генератора частотой 8 МГц. Использованы два канала АЦП микроконтроллера. Канал ADC0 измеряет напряжение на выходе зарядного устройства, а канал ADC1 - зарядный ток.

Оба канала работают в восьмиразрядном режиме, точности которого для описываемого устройства достаточно. Максимальное измеряемое напряжение - 19,9 В, максимальный ток - 995 мА. При превышении этих значений на экране ЖКИ HG1 появляется надпись "Hi".

АЦП работает с образцовым напряжением 2,56 В от внутреннего источника микроконтроллера. Чтобы иметь возможность измерять большее напряжение, резистивный делитель напряжения R9R10 уменьшает его перед подачей на вход ADC0 микроконтроллера.

Датчиком зарядного тока служит резистор R11. Падающее на нём при протекании этого тока напряжение поступает на вход ОУ DA2.1, который усиливает его приблизительно в 30 раз. Коэффициент усиления зависит от соотношения сопротивлений резисторов R8 и R6. С выхода ОУ напряжение, пропорциональное зарядному току, через повторитель на ОУ DA2.2 поступает на вход ADC1 микроконтроллера.

На транзисторах VT1-VT4 собран электронный ключ, работающий под управлением микроконтроллера, формирующего на выходе ОС2 импульсы, следующие с частотой 32 кГц. Коэффициент заполнения этих импульсов зависит от требуемых выходного напряжения и зарядного тока. Диод VD1, дроссель L1 и конденсаторы С7, С8 преобразуют импульсное напряжение в постоянное, пропорциональное его коэффициенту заполнения.

Светодиоды HL1 и HL2 - индикаторы состояния зарядного устройства. Включённый светодиод HL1 означает, что наступило ограничение выходного напряжения. Светодиод HL2 включён, когда идёт нарастание зарядного тока, и выключен, когда ток не изменяется или падает. В ходе зарядки исправной разряженной батареи сначала будет включён светодиод HL2. Затем светодиоды станут поочерёдно мигать. О завершении зарядки можно судить по свечению только светодиода HL1.

Подборкой резистора R7 устанавливают оптимальную контрастность изображения на табло ЖКИ.

Датчик тока R11 можно сделать из отрезка высокоомного провода от спирали нагревателя или от мощного проволочного резистора. Автор использовал отрезок провода диаметром 0,5 мм длиной около 20 мм от реостата.

Микроконтроллер ATmega8L-8PU можно заменить любым из серии ATmega8 с тактовой частотой 8 МГц и выше. Полевой транзистор BUZ172 следует установить на теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности не менее 4 см 2 . Этот транзистор можно заменить другим p-канальным с допустимым током стока более 1 А и малым сопротивлением открытого канала.

Вместо транзисторов КТ3102Б и КТ3107Д подойдёт и другая комплементарная пара транзисторов с коэффициентом передачи тока не менее 200. При правильной работе транзисторов VT1-VT3 сигнал на затворе транзистора должен быть аналогичен показанному на рис. 2.

Рис. 2. График сигнала на затворе

Дроссель L1 извлечён из компьютерного блока питания (он намотан проводом диаметром 0,6 мм).

Конфигурация микроконтроллера должна быть запрограммирована в соответствии с рис. 3. Коды из файла V_A_256_16.hex следует занести в память программ микроконтроллера. В EEPROM микроконтроллера должны быть записаны следующие коды: по адресу 00H - 2СН, по адресу 01H - 03H, по адресу 02H - 0BEH, по адресу 03H -64H.

Рис. 3. Программирование микроконтроллера

Налаживание зарядного устройства можно начинать без ЖКИ и микроконтроллера. Отключите транзистор VT4, а точки подключения его стока и истока соедините перемычкой. Подайте на устройство напряжение питания 16 В. Подберите резистор R10 таким, чтобы напряжение на нём находилось в пределах 1,9...2 В. Можно составить этот резистор из двух, соединённых последовательно. Если источника напряжения 16 В не нашлось, подайте 12 В или 8 В. В этих случаях напряжение на резисторе R10 должно быть соответственно около 1,5 В или 1 В.

Вместо батареи подключите к устройству последовательно амперметр и мощный резистор или автомобильную лампу. Изменяя напряжение питания (но не ниже 7 В) или подбирая нагрузку, установите ток через неё равным 1 А. Подберите резистор R6 таким, чтобы на выходе ОУ DA2.2 было напряжение 1,9...2 В. Как и резистор R10, резистор R6 удобно составить из двух.

Отключите питание, подключите ЖКИ и установите микроконтроллер. К выходу устройства присоедините резистор или лампу накаливания 12 В на ток около 0,5 А. При включении устройства на ЖКИ будут выведены напряжение на его выходе U и ток зарядки I, а также напряжение ограничения Uz и максимальный ток зарядки Iz. Сравните значения тока и напряжения на ЖКИ с показаниями образцовых амперметра и вольтметра. Вероятно, они будут различаться.

Выключите питание, установите перемычку S1 и вновь включите питание. Для калибровки амперметра нажмите и удерживайте кнопку SB4, а кнопками SB1 и SB2 установите на ЖКИ значение, ближайшее к показываемому образцовым амперметром. Для калибровки вольтметра нажмите и удерживайте кнопку SB3, а кнопками SB1 и SB2 установите на ЖКИ значение, равное показываемому образцовым вольтметром. Не выключая питания, снимите перемычку S1. Калибровочные коэффициенты будут записаны в EEPROM микроконтроллера для напряжения по адресу 02H, а для тока - по адресу 03H.

Выключите питание зарядного устройства, установите на место транзистор VT4, а к выходу устройства подключите автомобильную лампу на 12 В. Включите устройство и установите Uz=12 В. При изменении Iz должна плавно меняться яркость свечения лампы. Устройство готово к работе.

Требуемый зарядный ток и максимальное напряжение на батарее устанавливают кнопками SB1 "▲", SB2 "▼", SB3 "U", SB4 "I". Интервал изменения зарядного тока - 50...950 мА с шагом 50 мА. Интервал изменения напряжения - 0,1...16 В с шагом 0,1 В.

Для изменения Uz или Iz нажмите и удерживайте соответственно кнопку SB3 или SB4, ас помощью кнопок SB1 и SB2 установите требуемое значение. Через 5 с после отпускания всех кнопок установленное значение будет записано в EEPROM микроконтроллера (Uz - по адресу 00H, Iz - по адресу 01H). Следует иметь в виду, что удержание кнопки SB1 или SB2, нажатой более 4 с, увеличивает скорость изменения параметра приблизительно в десять раз.

Программу микроконтроллера можно скачать .

Дата публикации: 25.09.2016

Мнения читателей

Олег / 19.05.2018 - 21:49
Очень прошу, скиньте файл для прошивки eeprom на эл.почту [email protected] Больше месяца тужусь, не выходит цветок!!!
саша / 19.01.2018 - 19:10
Народ,кто нибудь собирал данный девайс!
Юрий / 19.01.2018 - 18:35
Вопро к автору.Вывод 1 микропроцессора висит в воздухе.Это не опечатка.

Это устройство предназначено для измерения ёмкости аккумуляторов Li-ion и Ni-Mh , а также для заряда Li-ion аккумуляторов с выбором начального тока заряда.

Управление

Подключаем устройство к стабилизированному блоку питания 5в и током 1А (например от сотового телефона). На индикаторе в течении 2 сек отображается результат предыдущего измерения емкости "ххххmA/c" а на второй строке значение регистра OCR1A "S.xxx". Вставляем аккумулятор. Если нужно зарядить аккумулятор то кратко жмём кнопку ЗАРЯД, если нужно измерить ёмкость то кратко жмём кнопку ТЕСТ. Если нужно изменить ток заряда (значение регистра OCR1A) то долго(2 сек) жмем кнопку ЗАРЯД. Заходим в окно регулировки регистра. Отпускаем кнопку. Кратко нажимая на кнопку ЗАРЯД меняем по кругу значения (50-75-100-125-150-175-200-225) регистра, в первой строке показывается ток заряда пустого аккумулятора при выбранном значении (при условии что у вас в схеме стоит резистор 0,22 Ом). Кратко жмём кнопку ТЕСТ значение регистра OCR1A запоминаются в энергонезависимой памяти.
Если вы проделывали разные манипуляции с устройством и вам надо сбросить показания часов, измеренной ёмкости то долго жмём кнопку ТЕСТ (значение регистра OCR1A не сбрасываются). Как только заряд окончен подсветка дисплея отключается, для включения подсветки кратко нажмите кнопку ТЕСТ или ЗАРЯД.

Логика работы устройства следующая:

При подаче питания, на индикаторе отображается результат предыдущего измерения ёмкости аккумулятора и значение регистра OCR1A, хранящееся в энергонезависимой памяти. Через 2 секунды устройство переходит в режим определения типа аккумулятора по величине напряжения на клемах.

Если напряжение более 2В то это Li-ion аккумулятор и напряжение полного разряда составит 2,9В, иначе это Ni-MH аккумулятор и напряжение полного разряда составит 1В. Только после подключения аккумулятора доступны кнопки управления. Далее устройство ожидает нажатия кнопок Тест или Заряд. На дисплее отображается "_STOP". При нажатии кратко кнопки Тест подключается нагрузка через MOSFET.

Величина тока разряда определяется по напряжению на резисторе 5,1Ом и, каждую минуту суммируется с предыдущим значением. В устройстве используется кварц 32768Гц для работы часов.

На дисплее отображается текущая величина емкости аккумулятора "ххххmA/c" и тора разряда "А.ххх", а также время "хх:хх:хх"с момента нажатия кнопки. Показывается также анимированный значок разряда аккумулятора. По окончании теста для Ni-MH аккумулятора появляется надпись "_STOP", результат измерения отображается на дисплее "ххххmA/c" и запоминается.

Если аккумулятор Li-ion, то также результат измерения отображается на дисплее "ххххmA/c" и запоминается, но сразу включается режим заряда. На дисплее отображается содержимое регистра OCR1A "S.xxx". Показывается также анимированный значок заряда аккумулятора.

Регулировка тока заряда осуществляется с помощью ШИМ и ограничивается резистором 0,22Ом. Апаратно ток заряда можно уменьшить увеличив сопротивление 0,22Ом до 0,5-1Ом. В начале заряда ток плавно нарастает до значения регистра OCR1A или до достижения напряжения на клемах аккумулятора 4,22В (если аккумулятор был заряжен).

Величина тока заряда зависит от значения регистра OCR1A - больше значение - больше ток заряда. При превышении напряжения на клемах аккумулятора 4,22В значение регистра OCR1A уменьшается. Процесс дозаряда продолжается до величины регистра OCR1A равного 33, что соответствует току около 40 mA. На этом заряд заканчивается. Подсветка дисплея отключается.

Настройка

1. Подключаем питание.
2. Подключаем аккумулятор.
3. Подключаем вольтметр к аккумулятору.
4. Временными кнопками + и - (PB4 и PB5)добиваемся совпадения показания вольтметра на дисплее и на эталонном вольтметре.
5. Длительно нажимаем на кнопку ТЕСТ (2 сек), происходит запоминание.
6. Извлекаем аккумулятор.
7. Подключаем вольтметр к резистору 5,1Ом (по схеме около транзистора 09N03LA).
8. Подключаем регулируемый БП к клемам аккумулятора, выставляем на БП 4В.
9. Нажимаем кратко кнопку ТЕСТ.
10. Измеряем напряжение на резисторе 5,1Ом - U.
11. Высчитываем ток разряда I=U/5,1
12. Временными кнопками + и - (PB4 и PB5) устанавливаем на индикаторе"А.ххх" рассчитанный ток разряда I.
13. Длительно нажимаем на кнопку ТЕСТ (2 сек), происходит запоминание.

Устройство питается от стабилизированного источника напряжением 5 Вольт и током 1А. Кварц на 32768Гц предназначен для точного отсчета времени. Контроллер ATmega8 тактируется от внутреннего генератора частотой 8 МГц, также необходимо установить защиту от стирания EEPROM соответствующими битами конфигурации. При написании управляющей программы были использованы обучающие статьи с данного сайта.

Текущие значения коэффициентов напряжения и тока (Ukof . Ikof) можно увидеть если подключить дисплей 16х4 (16х4 предпочтительно для отладки) на третьей строке. Или в Ponyprog если открыть файл прошивки EEPROM (считать с контроллера EEPROM).
1 байт - OCR1A , 2 байт - I_kof, 3 байт - U_kof, 4 и 5 байт результат предыдущего измерения емкости.

Видео работы прибора:

Возможно, будет полезно почитать: