Начало » Практика » Блоки питания » Автоматическое зарядно-тренирующее устройство и измеритель ёмкости для 12V герметичных аккумуляторов (ATMEGA8)

 
 
 

Автоматическое зарядно-тренирующее устройство и измеритель ёмкости для 12V герметичных аккумуляторов (ATMEGA8)

📆26.11.17 🙋maddiego 👀16 323 💬9
Приветствую всех читателей Датагор.ру и любителей электроники!
Сегодня я хочу продемонстрировать вам устройство, которое зародилось благодаря статье Александра (koan51) о способе проверки ёмкости 12-вольтовых аккумуляторных батарей. Прочитав всё вдоль и поперёк, я решил устройство немного «допилить» и «отполировать» под себя.

Меняю PIC контролера на любимый AVR, 7-сегментные индикаторы на знаковый LCD, ну и дорабатываю программный код в плане расширения функционала касаемо калибровок и прочих мелочей.

Ну-с, товарищи паятели, берём статью, железяки, паяльник и поехали! :bye:

Немного лирики

Я давно хотел собрать прибор для проверки 12В/7Аh аккумуляторных батарей (АКБ), т.к. на работе их накопилось немало, а качество закупаемых батарей не всегда доходит до приемлемого уровня. И вдруг я наткнулся на датагорскую статью от koan51. Идея прибора проста: заряжать и разряжать батарею фиксированным током, измеряя время в процессе работы при контроле напряжения. Зная все три величины, можно измерить ток по простой формуле — время, умноженное на ток.
Набросал схему, основываясь на статье Александра.

Принципиальная схема автоматического зарядно-тренирующего устройства на МК


Как видно по схеме, управляющие/контролирующие цепи тока заряда и разряда АКБ остались прежними, только собраны они на регуляторах LM317 вместо LM7805 и MOSFET ключи Q1, Q3 применены несколько иной марки.

Токами зарядки и разрядки можно управлять резисторами R1, R9. При данных на схеме сопротивлениях в 1,25 Ом, ток через стабилизатор составит около 1 Ампера. Я нашёл в магазине лишь 1,5 Омные резисторы, которые выдали мне 833 мА, его и запишем в прибор, т.к. в программе заложен функционал для калибровки всех токов, но об этом позже.

Элементы U1, U2, U3 прикреплены на радиатор с маленьким вентилятором, который питается от двух ножек МК в 5 В (решил, что особо сильно крутить кулер не нужно, нагрев радиатора не такой сильный, да и шума много будет, а две ноги от МК с запасом покрывают максимально допустимый нагрузочный на порт МК ток).

Питание прибора осуществляется от импульсного БП, который ранее обеспечивал питанием какой-то небольшой ЖК монитор. Однако мне пришлось поднять ему напряжение, немного изменив делитель напряжения на TL431, т.к. он выдавал всего 19 В (3А) и также понадобилось перепаять выходные конденсаторы на 35 В, после чего он стал выжимать все 24 В на ура!

Сам микроконтроллер ATMEGA8 питается стабилизированным в 5 В напряжением от 7805 (U3). Защитный диод D1 служит для предотвращения протекания тока от АКБ обратно в импульсник при отсутствии внешнего источника питания.

Дополнительно в схему был давлен зуммер LS1, который пищит на каждом шаге работы устройства, что удобно при длительной его работе, сидишь рядом, не глядя на него, и слышишь, как он переходит от этапа к этапу, удобно.

Также была добавлена индикации состояния ключей (идёт зарядка – горит зелёный или разрядка – горит красный) состоящая из двух светодиодов.

Управление

Управление реализовано на трёх кнопках «MODE», «START» и «RESET». Кнопкой «MODE» можно переключать шаги работы с 1 до 4, кнопка «START» служит для начало проведения замеров (во время проведения замеров, при нажатии данной кнопки, прибор покажет историю токов на каждом шаге), а кнопка «RESET» (её нужно удерживать пару секунд) сбрасывает программу устройства, в начальное состояние, очищая также историю.

Логика работы программы

Логика работы проста и состоит из 4 этапов:
STEP 1 — разряд АКБ до напряжения 10.7В;
STEP 2 — заряд АКБ до напряжения 15В;
STEP 3 — разряд АКБ до напряжения 10.7В;
STEP 4 — заряд АКБ до напряжения 15В.
 — На каждом этапе, происходит измерение времени.
 — Контролируется напряжение на АКБ.
 — Можно пропустить не нужные шаги, перейдя сразу на 2, 3 или 4 шаг.
 — Основным показателем состояния АКБ будет емкость, измеренная на третьем шаге.

В случае пропадания контакта с АКБ или же короткого замыкания клемм, прибор остановит свою работу и высветит «ERROR» ошибку.

Технические характеристики

Программу я изначально старался писать как можно более универсальной. Прочитав про реализацию калибровки на основе EEPROM из статьи Александра, я решил завести специальное меню калибровки т.к. LCD позволяет всё красиво нарисовать и показать.
 — Максимальное время таймера: до 100 часов.
 — Диапазон калибровки напряжений: 3.0 – 20.0 В, шаг 100 мВ.
 — Диапазон калибровки тока заряда/разряда: 100 – 10 000 мА, шаг 1 мА.
 — Максимальный ток заряда/разряда: ограничен LM317, в 1,5А. (можно добавить мощный транзистор с увеличенными по мощности резисторами R1 и R9, который увеличит его вплоть до 10А).

Конструкция устройства

Так как я любитель упаковывать все детали в как можно меньший корпус, мне пришла на ум идея опробовать «буржуйский» способ производства корпусов из текстолита Алексея (AlexD). :yahoo:

Процесс производства мне показался несколько утомительным, однако результат впечатляет. После покраски корпус стал прям как заводской! Но, пожалуй, я буду использовать данный метод только для маленьких корпусов, всё-таки цена на текстолит кусается.
Не обращайте внимания на особые текстуры моих стен, у меня идёт ремонт! smile


Первые шаги разработки или прототип устройства, замеры все вручную.



Прошивка прототипа программы в демо-плату и поиск багов.



Будущие модули устройства, кулер, контроллер ATMEGA8 и импульсник.



Все модули в сборе, пришла пора делать корпус.



Плата контроллера, силовые дорожки пропаял оловом, по понятной причине.



Напилил листы текстолита и скрепил временными точками.



Вроде всё уместилось, компактно, как я люблю.



Просверлил отверстия для вентиляции.



У меня закончился текстолит, пришлось использовать гетинакс на лицевую часть.



Пропаял все швы феном и понял, лучше бы я сделал пропайку оловянными точками, корпус немного повело дугой.




Покрасил всё это дело обычной краской из баллончика.



Внутри стало более уютнее всё.



И лицевую крышку также покрыл краской.



Корпус готов!



Вытащил диэлектрик со старого блока питания и придал ему форму под корпус.



Прикрепил на ножку импульсник, подложив диэлектрик.



Также прикрепил на лицевую часть оставшиеся компоненты устройства.



Кулер вписался как родной.



Изначально я планировал использовать один двухцветный светодиод, но потом досверлил отверстия и заменил их на два отдельных, слева разрядка, справа зарядка.


Радиатор с кулером нашёл, грубо говоря, на мусорке, от древнего компа времён динозавров, который подошёл как нельзя лучше.

Все компоненты прибора разделил на логические блоки: импульсный БП, основная плата, система охлаждения и периферия.
Вовнутрь корпуса уложил пластиковый изолятор и закрепил всё винтиками между собой. Вот она, мания всё делать компактно.

Размеры текстолита для самодельного корпуса:
Лицевая сторона: 64×147 мм.
Торцы: 64×52 мм.
Боковины: 52×147 мм.
Низ: 60×145 мм.

Фьюзы для МК

Микроконтроллер ATMEGA8 работает от внешнего кварца на 4,096 МГц. Данная частота выбрана для более точного расчета времени.
Необходимо выставить соответствующие фьюзы в нём при его прошивке.


Калибровка устройства

Калибровка заключается в измерении тока заряда/разряда АКБ, и внесения значений тока и диапазона напряжений АКБ в энергонезависимую EEPROM память прибора. Суть в том, что резисторы R1, R9 могут отличаться по номиналу друг от друга, следовательно, у каждого режима будет свой ток, поэтому необходимо измерить на месте все токи и внести их в прибор.

1. После сборки всех элементов, подаётся питание на устройство, при этом АКБ отключена от прибора, на экране высветится ошибка «ERROR», говорящая о том, что батарея не найдена, это нормально.

2. Подключаем батарею последовательно с амперметром к контактам прибора и нажимаем на кнопку «START», записывая на бумажку ток разряда АКБ.

3. Сбрасываем устройство удержанием кнопки «RESET» в течение пары секунд и с помощью кнопки «MODE», выбираем «STEP 2» т.е. зарядка.

4. Нажимаем «START» и замеряем ток заряда АКБ.

5. Отключаем питание прибора от сети вообще.

6. Зажимаем кнопки «MODE» и «START», после подаём питание прибору.

7. Высветится надпись «CALIBRATING MODE», отпускаем все кнопки.

8. Далее вводим в прибор измеренные значения тока заряда и разряда АКБ, и необходимые значения напряжений заряда/разряда АК (кнопка «MODE» переключает меню, кнопки «START» и «RESET» служат как +/- значений.)

9. После 5-го по счёту нажатия кнопки «MODE», прибор пискнет и перейдёт в рабочий режим, сохранив в своей памяти EEPROM введённые данные.

Примечание: в режиме калибровки, при настройке тока, кнопки +/- можно зажимать на пару секунд, они перейдут в режим быстрого изменения значений, примерно 100 мА в секунду.

На этом калибровка закончена, можно выдохнуть.

Видео зарядного устройства в работе



Файлы

Прошивка hex 🕗 09/03/17 ⚖️ 7,77 Kb ⇣ 73
Проект в Протеусе 🕗 09/03/17 ⚖️ 26,07 Kb ⇣ 59
Печатная плата в lay 🕗 09/03/17 ⚖️ 42 Kb ⇣ 71
Исходник в CodeVision 🕗 09/03/17 ⚖️ 209,75 Kb ⇣ 66

Заключение

Осталось сделать лицевую наклейку, но руки так и не дошли до неё. В целом, работой прибора я остался доволен, однако думаю в будущем собрать модуль для данного прибора, с большим радиатором внутри, дабы повысить токи, скажем, до 5 Ампер, т.к. время проверки одной батареи занимает весь день, а их может быть с десяток штук под рукой.

На этом всё, спасибо за внимание!
Тимур (maddiego)
Узбекистан, Ташкент
Профиль maddiego
Мне 27, с паяльником подружился в 10 лет. В 22 скатился в сферу микроконтроллеров.
 

Читательское голосование

Нравится

Статью одобрили 87 читателей.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.
 

Поделись с друзьями!

 

 

Связанные материалы

 

Схема на Датагоре. Новая статья Зарядное устройство Li-Ion аккумуляторов с проверкой ёмкости, PIC12F675... У меня скопилось около двух десятков Li-Ion батарей от плееров, бритв, телефонов. Это и послужило...
Схема на Датагоре. Новая статья Автоматическое зарядно-тренирующее и измеряющее устройство для 12-вольтовых герметичных аккумуляторов (PIC12F675). Часть 2... Предлагаю вашему вниманию дополнения и улучшения к моему проекту на Датагоре «Автоматическое...
Схема на Датагоре. Новая статья Автоматическое зарядное устройство с циклическим и буфферным режимами для герметичных аккумуляторов малой ёмкости... Простое автоматическое зарядное устройство для зарядки свинцовых аккумуляторов небольшой емкости,...
Схема на Датагоре. Новая статья Автоматическое зарядно-тренирующее и измеряющее устройство для 12-вольтовых герметичных аккумуляторов (PIC12F675)... 28-04-2014 ОБНОВЛЕНИЕ! Предлагаю вашему вниманию дополнения и улучшения к этому моему проекту на...
Схема на Датагоре. Новая статья Схемка в блокнот. Устройство для разрядки никель-кадмиевых аккумуляторов... При эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов перед тем как ставить их на зарядку, их надо...
Схема на Датагоре. Новая статья Схемка в блокнот. Индикатор разрядки аккумуляторной батареи... При выездах и эксплуатации радиоаппаратуры от аккумуляторных батарей в полевых условиях, например...
Схема на Датагоре. Новая статья Простое зарядное устройство-автомат на LM317 с фиксированным током зарядки и ограничением напряжения... Зарядное устройство для щелочных и свинцовых аккумуляторов ёмкостью до 10-15 Ампер-час, для...
Схема на Датагоре. Новая статья Автомат для разрядки и измерения реальной ёмкости аккумуляторов... Модульный вариант наглядного и точного измерителя Ампер-часов аккумуляторов, собранный с...
Схема на Датагоре. Новая статья Аккумуляторы. Хрусталев Д.А.... Автор: Хрусталев Д.А. Издательство: ООО Изумруд Год издания: 2003 Страниц: 222 Язык: русский В...
Схема на Датагоре. Новая статья Импульсный преобразователь аккумуляторного питания 12V - 8V для видеокамеры на К1156ЕУ5Р (MC34063A)... Пришло письмо от Юрия Козака: Игорек! Высылаю тебе документацию на небольшое устройство для питания...
Схема на Датагоре. Новая статья Аккумуляторы Джи Пи. Купил? Охлади!... Здравствуйте, дорогие единомышленники!:) Помните навязчивую рекламку? Джи Пи - увидел - купи!...
 

Общаемся по статье 💬

«Автоматическое зарядно-тренирующее устройство и измеритель ёмкости для 12V герметичных аккумуляторов (ATMEGA8)»

Комментарии, вопросы, ответы, дополнения, отзывы

 

<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 1 от 14-08-17, 6:07.
Ответить
  • С нами с 26.02.2006
  • 2 243 комментария
  • 273 публикации
 
Тимур, спасибо! :yahoo:
Мне понравился твой проект. Очень аккуратно и профессионально.

Как ты получаешь такой красивый толстый округлый слой олова на "усиленных" дорожках?
Есть какой-то секрет? hash (Супер-ждедаев с паяльниками прошу не волноваться!)

<

maddiego

Тимур Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 2 от 14-08-17, 6:55.
Ответить
  • С нами с 2.08.2016
  • 25 комментариев
  • 8 публикаций
 
Игорь, благодарю за похвалу!

Секрета особого нету, я беру обычное проволочное олово с флюсом и "жарю" его паяльником покрывая дорожку, оно само как то разливается в такую "колбасу".
Бывает в особо важных моментах, отрезаю кусок медного провода под дорожку и армирую им прям во внутрь этого олова.

Дёшево и сердито smile

<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 3 от 26-11-17, 8:07.
Ответить
  • С нами с 26.02.2006
  • 2 243 комментария
  • 273 публикации
 
Добавлено видео от Тимура на наш канал и в статью.
Подпишись на наш Ютуб!!! :yahoo:

<

bdna

Дмитрий Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 4 от 26-11-17, 11:23.
Ответить
  • С нами с 20.03.2013
  • 41 комментарий
  • 6 публикаций
 
Тимур, добрый день!
Конструкция понравилась :yahoo: , компактно и аккуратно, но позволю себе пару вопросов.

Что за формула такая: "измерить ток по простой формуле — время, умноженное на ток"? имеется в виду наверное Емкость? И на видео тоже присутствует изображение I и размерность А, а не емкость в Ампер/час.

Второй момент будет полезен тем, кто захочет повторить эту или подобную схему.
Емкость акк., особенно свинцового, очень сильно зависит от тока. как правило эта емкость дается в характеристиках для десятичасового разряда (С10). т.е. таким током, при котором акк разрядится за 10 часов.
При емкости акк 7-9Ач и токе как в данной конструкции порядка 830 мА, значения почти подходят друг другу, но если будет желание ускорить процесс, повысив токи, то измерения будут не точными.
Т.е. подобные схемы (с фикс. током) годятся для аккумуляторов узкого диапазона по емкости и для общей оценки состояния

<

maddiego

Тимур Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 5 от 27-11-17, 20:29.
Ответить
  • С нами с 2.08.2016
  • 25 комментариев
  • 8 публикаций
 
Дмитрий

Да имеется ввиду именно Ёмкость, на дисплее не стал выводить длинную размерность в виде A/h по эстетическим соображениям.

Прибор не совершенен в своём роде, и требует времени на получения данных, но тем не менее он нашёл своё применение у меня на работе, где мне удалось, если не узнать точную ёмкость батарей, так хотя бы отобрать самые негодные из имевшегося у меня набора аккумуляторов.

<

66Andy17

Андрей Читатель Датагора
  • Меценат
Комментарий # 6 от 28-11-17, 11:32.
Ответить
  • С нами с 3.04.2011
  • 37 комментариев
  • 2 публикации
 
Отличная вещь! Попробую повторить.

Небольшой лайфхак для изготовления подобных корпусов. На заготовке стенки прорезается резаком медь на расстоянии 5-8 мм от края. Полоски залуживаются, а затем на точечную пайку собирается корпус.

Данная метода помогает гораздо проще выправлять косяки при сборке, в отличие от описанного в статье метода. После этого швы пропаиваются сплошным швом. Паяется гораздо легче, олова уходит в разы меньше.
Держится ничуть не хуже.

<

coooler

Владимир Читатель Датагора
  • Меценат
Комментарий # 7 от 16-10-18, 16:57.
Ответить
  • С нами с 24.04.2013
  • 11 комментариев
  • 0 публикаций
 
А кто-нибудь повторял этот проект?
У меня текст на дисплей не выводится.
Только красный диод мигает.
Дисплей 1602, МК Atmega8-16PU.

<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 8 от 16-10-18, 18:49.
Ответить
  • С нами с 26.02.2006
  • 2 243 комментария
  • 273 публикации
 
Владимир, чем шили? Фьюзы верно выставили? В статье для Понипрог, как мне помнится - они инверсные.

Ваш LCD 16х2 на базе HD44780?
Сам дисплей исправен, можно как-то убедится (в другой конструкции и т.п.)?
На дисплей напряжение подсветки подано, светится?

<

coooler

Владимир Читатель Датагора
  • Меценат
Комментарий # 9 от 07-11-18, 15:52.
Ответить
  • С нами с 24.04.2013
  • 11 комментариев
  • 0 публикаций
 
Мдаааа, китайский 1602а похоже не инициализируется. Видимо процедура отличается. Воткнул OLED (что было) - заработал.

Добавить комментарий, вопрос, отзыв 💬

Камрады, будьте корректны и вежливы, соблюдайте правила!


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой

Офигенная миниатюрная рация на литии BaoFeng UV-5R, 5W, 5-15 км!

Тестер универсальный LCR-TC1 для транзисторов, конденсаторов, ESR, MOSFET и т.д.
  • smilelolhellowinkscepticthumbupbored
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashpartyhandshake
    musicnegativenowordspardonshoksleepunknown
    wackoyawnsainthelmethashsmokingwhew


Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.