Добро пожаловать! |
|||||
|---|---|---|---|---|---|
|
Зарядное устройство предназначено для зарядки NiMh и NiCd аккумуляторов (АА AAA) методом быстрого заряда. В принципе сейчас много микросхем обеспечивающих быстрый заряд (например MAX712), я сделал свою зарядку вот почему:
Тем, кто интересуется темой зарядных устройств, советую почитать Ниже приведены графики, полученные с помощью этого зарядного устройства.
NiMh 2200mAh зарядный ток 1000mA. Считается, что быстрый заряд можно использовать только в диапазоне температур 0…+40°C и при напряжении на аккумуляторе 0.8…1.8 В. КПД процесса быстрой зарядки очень высок (порядка 90%), поэтому аккумулятор нагревается слабо. Однако в конце зарядки КПД этого процесса резко падает и практически вся подводимая к аккумулятору энергия начинает превращаться в тепло. Это вызывает резкий рост температуры и давления внутри аккумулятора, что может вызвать его повреждение.Для NiMh аккумуляторов, при токах больших 0.7С, отрицательный перепад почти всегда есть, минусы - большие зарядные токи и температура в конце заряда близкая к 40°C. При зарядном токе 0.5С и емкости 2200mAh (график) , отрицательный перепад напряжения не более 2.5-5мВ, для многих аккумуляторов обычно прекращается рост напряжения. Опять же цитата из статьи Немного о зарядке NiMH и NiCd аккумуляторов: Как метод dT/dt, так и метод –dV вызывают некоторый перезаряд аккумулятора, что ведет к снижению срока его службы. Для того, чтобы обеспечить полный заряд аккумулятора, завершение заряда лучше проводить малым током при низкой температуре аккумулятора, так как при повышенных температурах способность принимать заряд у аккумуляторов заметно падает. Поэтому фазу быстрой зарядки желательно завершать чуть раньше. Существует так называемый inflexion метод определения окончания быстрой зарядки [3]. Суть этого метода заключается в том, что анализируется не максимум напряжения на аккумуляторе, а максимум производной напряжения по времени. Т.е. быстрая зарядка прекратится в тот момент, когда скорость роста напряжения будет максимальной. Это позволяет завершить фазу быстрой зарядке раньше, когда температура аккумулятора еще не успела значительно подняться. В этом устройстве конец заряда определяется по уменьшению скорости роста напряжения. Это хорошо видно при заряде NiCd аккумулятора емкостью 700mA током 1С, так как NiCd имеют ярко выраженный профиль напряжения. На графике конец заряда помечен красным перекрестьем. Однако, в зарядном устройстве определение конца заряда немного загрублено (синие перекрестие), что делает определение окончания заряда для NiCd аккумуляторов близким к методу dV=0. На NiMh аккумуляторы это не оказывает влияния, так как нет явно выраженного роста напряжения. Также в устройстве реализовано определение конца заряда методом dT/dt, по скорости роста температуры. По превышению температуры определенного порога. По методу dV/dt отрицательного перепада напряжения. Данное устройство позволяет дозаряжать не полностью разряженные аккумуляторы, по данной ссылке Вы можете посмотреть, как устройство отрабатывает такой случай. Но надо заметить, на мой взгляд, это не идет на пользу аккумуляторам. В устройстве предусмотрена фаза дозарядки в течение 30 минут.
NiCd 700mAh зарядный ток 700mA.
Устройство. Это зарядное устройство рассчитанно на зарядку двух аккумуляторов. Состоит из двух одинаковых каналов, dc/dc преобразователя и схемы измерения температуры. Схема измерения температуры.
Подробно описана в другом моем устройстве Уменьшение шума от кулеров компьютера. Схема dc/dc преобразователя.
Резистор R5, при выключенном канале и отсутствующем аккумуляторе, предотвращает рост напряжения на конденсаторе C2 . Связано это с тем, что MOSFET транзистор имеет емкость сток-исток, и при работающем соседнем канале, импульсные просадки по питанию будут проходить через эту емкость и заряжать конденсатор С2.
Транзистор M2 (на разряд), должен быть из серии Logic-level gate drive (IRL). Вторая "трудная вещь" - это дроссель. Что читать что бы разобраться? Схема устройства.
Настраивается устройство с помощью программы на компьюторе через компорт, она же принимает данные с устройства.
Поле "R=" и "Шаг ADC" в микроконтроллере не сохраняются. Температура. Поле "максимальная температура аккумулятора" - при превышении этой температуры заряд останавливается. Рекомендуется ставить 40°C.Поле "Максимальный прирост темереатуры за 1 минуту". чаще используют не саму температуру, а скорость ее изменения dT/dt. Считается, что при зарядном токе 1C процесс зарядки нужно завершать, когда скорость роста температуры dT/dt достигнет 1°C/мин. Нужно отметить, что при токах зарядки менее 0.5C скорость роста температуры почти не меняется и этот критерий использовать нельзя. Ввиду тепловой инерции метод dT/dt склонен вызывать некоторый перезаряд аккумулятора. Настройка датчиков. Расположить датчики (диоды) вместе, подождать немного что бы их температура выровнялась, внести эту температуру в поле "Темп", нажать кнопку присвоить. Удобно настраивать так, связать датчики вместе с датчиком ds18b20. Настроить датчики, как написано выше, затем проверить, например поднести к датчикам настольную лампу, температура доходит до 40 гр. Если датчики врут в верхнем диапазоне, то скорей всего у Вас "хорошие" диоды, их надо поменять на попроще, также надо подобрать шаг ADC на 1 градус цельсия, обычно равен 7 или 8, зависит от коэффициента усиления ОУ. При температуре выше 40 гр. показания датчика DS18B20 и программы (диода) будут отличатся из за разных корпусов. Температуры были бы приблизительно равны, если датчики закрепить на общем радиаторе и его разогревать. Датчики (выяснено практическим путем) надо располагать у минуса аккумулятора.
Связь с устройством ведется через ком порт, в программе можно выбирать номер порта. Скорость 38400 бит/c. Шнур из 4х или 3х проводов, TXD, земляной, RXD, земляной. При длине 1,5 метра сбоев не наблюдалось. Связь ведется короткими посылками, поэтому кварц для работы с UART здесь не нужен, микроконтроллер тактируется от внутреннего RC генератора, 8 мег. Управление устройством. Переключатели. Устройство содержит четыре переключателя (джампера).
Если переключатель не замкнут, то включен режим заряда аккумуляторов больших емкостей NiMh AA, зарядный ток в этом случае равен 700мА-1500мА, время от 2 до 4 часов. Самый оптимальный ток заряда - 0,5С. Соблюдая это условие, в этом режиме можно заряжать любые аккумуляторы. Для больших емкостей, я рекомендую ток не более 1200мА.
Второй переключатель. После детектирования окончания заряда включает ток дозаряда продолжительность 30 мин. Ток "trickle". Третий переключатель. Работает только при включенном первом переключателе. При включении третьего переключателя алгоритм определения окончания заряда выключается. В этом режиме заряд останавливается только по времени или по ошибке (например, превышении максимально допустимой температуры и т. д.). Предназначен для проведения тренировочных циклов 16 часов током 0,1С. Старт зарядки, в этом режиме нужно начинать всегда с разряда акк. до 1 вольта. Настройки времени и зарядного тока берутся с режима маленьких емкостей. Поэтому включение этого режима возможно только при замкнутом переключателе "Аккумуляторы NiCd". Максимальное время заряда Ni-Cd следует установить 16-00, ток Ni-Cd Fast 0.1C. Кнопки и индикация. Каждый канал управляется двумя кнопками и имеет индикацию двумя светодиодами.
По окончании заряда, горит красный светодиод. Зеленый выключен. Eсли включен переключатель 2 "дозаряд", то включается красный светодиод, зеленый мигает с периодом 0,2 сек.. В страницу статистики добавляется строка "End". По истечении ~30 минут, дозаряд прекращается, горит красный светодиод. Зеленый выключен. Во всех режимах данные на компьютер посылаются примерно раз в минуту.
При индикации конца заряда или ошибок, нажатие кнопки разряд переводит устройство (А или В) в режим ожидания. Индикация ошибок. Зеленый светодиод выключен. Мигает красный светодиод.
Описание алгоритма. При включении программы, проверяется напряжение на аккумуляторе, если оно ниже 0,4В генерируется ошибка "низкое напряжение аккумулятора". Если выше 0,9В измеряется внутренние сопротивление аккумулятора, затем включается ток около 200 mА. Проверяется напряжение при включенном токе, если оно выше 1,85 в., то генерируется ошибка "высокое сопротивление аккумулятора". Ток отключается, измеряется напряжение при включенном разрядном резисторе. Если напряжение на аккумуляторе ниже 1 в., включается ток ~200mA и программа ждет пока напряжение достигнет 1 вольта, если этого не происходит за 30 минут, генерируется ошибка "превышено максимальное время заряда". Все время контролируется температура аккумулятора. Далее ток в течение 3-4 минут плавно нарастает до установленного значения. Время зависит от напряжения питания преобразователя, чем оно больше тем меньше время. Программа переходит к старту быстрой зарядки. В этой фазе напряжение на аккумуляторе измеряется в конце разрядного импульса. Разрядный импульс включается на 0.1 секунду, через 0.8 секунды. Данные на компьютер отсылаются примерно раз в минуту. Все время происходит контроль на все семь ошибок. Алгоритм определения конца заряда основан на вычислении роста напряжения на аккумуляторе. В программе есть массив в котором накапливаются измерения. Новое измерение смещает старые. Затем вычисляется приращение. В программе это выглядит так:
Для нормальной работы устройства, нужна грамотная разводка печатной платы. Разделение цифровой и силовой земель.
Микроконтроллер работает от внутреннего RC генератора 8 мег. (CKSEL3..0 0100; SUT1..0 00). Для более точного отсчета времени в программе, необходимо с помощью программатора считать значение калибровочного байта для 8 мег, затем сохранить его значение во флэш-память, адрес 0x0026. Внимание! Автор не несет ни какой ответственности! Но! С этим зарядным устройством не было взорвано или испорчено ни одного аккумулятора, пока:). 21.02.2010г. Немного о настройке и тестовая прошивка. Программа на компьютер Charge5.7z (280 Kb) Программа, написанная для проверки алгоритма на компьютере algoritm.7z (225 Kb). |
|||||
 |  | Вторник, 28.01.2025 |
 | Мой сайт |
 | Главная | Регистрация | Вход |  | Приветствую Вас Гость | RSS |
