8-900-374-94-44
Зарядное устройство такая вещь, которая необходима каждому владельцу автомобиля. Можно купить готовое ЗУ в магазине, можно собрать его самому по многим известным схемам, 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 ………………………………………………………………………………….
Защита от короткого замыкания
Защита от переполюсовки при подключении аккумулятора
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.
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 «
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 согласно 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).
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.
Форум по ЗУ
ATtiny24 Зарядное устройство
Зарядное устройство контролирует процесс зарядки аккумулятора и устанавливает его оптимальные параметры. Весь цикл делится на 4 этапа, автоматически переключаемых в зависимости от степени заряда аккумулятора. Когда аккумулятор достигнет нужного напряжения, зарядка автоматически прекратится. Три светодиода показывают состояние батареи и уровень зарядки. Зарядное устройство позволяет регулировать зарядный ток, поэтому оно защищает от повреждения аккумулятора (слишком большой ток) и экономит время (слишком низкий ток).
Характеристики устройства:
Описание схемы
Диодный выпрямитель для зарядки аккумуляторов имеет два основных недостатка. Прежде всего: он не имеет защиты от перезарядки, и даже если мы наблюдаем за ним во время зарядки, по показаниям амперметра нельзя четко знать, когда надо прекращать зарядку. И только момент выделения газа электролита является показателем перезарядки. Второй недостаток: нет регулировки зарядного тока. Ток зарядки не должен превышать допустимое значение для данного аккумулятора, которое зависит от его емкости. Зарядка с помощью чрезмерного тока может необратимо повредить пластины (элементы), из которых состоит аккумулятор.
На базе представленной схемы можно собрать отдельное зарядное устройство, как образец, показанный на фотографиях, или же как дополнительный модуль подключаемый к простому диодному выпрямителю. В обоих случаях получается автоматическое зарядное устройство. Схема зарядного устройства показана на рисунке ниже, ее можно разбить на несколько блоков:
Блок измерения тока — построен на базе микросхемы LM358 (IC3A, IC3B). Положительный выходной сигнал выпрямителя подключается к клемме POW и подается на измерительный шунт R16, состоящий из двух мощных резисторов с низким сопротивлением. Операционный усилитель IC3B вместе с транзистором T4 и соседними элементами образует преобразователь тока в напряжение. На его выходе присутствуют фильтр из компонентов R20, C13 и усилитель IC3A.
Силовой каскад — построен на транзисторах T3 и T5. Транзистор T3 используется для контроля напряжения/тока, подаваемого на аккумулятор. Транзистор Т5 с соседними элементами позволяет управлять МОП-транзистором непосредственно с выхода микроконтроллера.
Блок преобразователя напряжения — компоненты L1, T1, D4. Это классический повышающий преобразователь, выход (сигнал, помеченный PVCC) получает напряжение около 29 В, что необходимо для правильной работы блока измерения тока. Соседние элементы используются для стабилизации и фильтрации выходного напряжения.
Блок питания — стабилизатор IC2 и соседние элементы. Задача блока состоит в том, чтобы получить и отфильтровать напряжение от 10 В до максимального значения 26 В, которое подается через диоды D1 и D2 от аккумулятора или выпрямителя. Затем через стабилизатор IC2 для питания микроконтроллера необходимо 5 В.
Прецизионный потенциометр R3 и резистор R2 образуют делитель для считывания напряжения батареи. Потенциометр позволяет калибровать показания.
Блок датчика переменного напряжения — выполнен с помощью транзистора Т2 и соседних элементов. Его задача состоит в том, чтобы обнаружить половину синусоидальных волн, налагаемых на постоянное напряжение аккумулятора — этот процесс будет описан более подробно ниже.
Блок управления — потенциометр R12 используется для установки тока зарядки, светодиоды показывают состояние системы, а микроконтроллер контролирует весь процесс.
Все основные режимы, которые задают и контролируют процесс заряда прописаны программно в памяти микроконтроллера ATtiny24 (IC1). Задачи, которые он выполняет: управление работой повышающего преобразователя — поддержание постоянного значения выходного напряжения, считывание всех аналоговых значений, регулировка значения тока зарядки и переключение ступеней процесса зарядки. Регулирование зарядного тока осуществляется методом фазового регулирования, используемым для тиристоров и симисторов, с той разницей, что вместо тиристора или симистора применен P-канальный MOSFET.
Это решение упростило схему и уменьшило потери энергии. Сигналы образуемые в схеме при зарядке показаны на рисунке ниже:
Форма сигнала A — это выход выпрямителя,
Форма B — это наложенный выход выпрямителя и постоянное напряжение аккумулятора (VIN на диаграмме).
Форма волны C — это форма волны на выходе датчика переменного напряжения (VIP на диаграмме) — она точно определяет время, когда форма сигнала напряжения от выпрямителя превышает напряжение батареи, и можно получить ток зарядки, падающий фронт указывает начало периода регулирования фазы.
Форма D является сигналом управления уровнем мощности (MDR на диаграмме), чем выше уровень заполнения, тем большая часть сигнала B будет подаваться на аккумулятор — сигнал E (AKUP на диаграмме).
Форма волны F — это выходной сигнал из блока преобразователя тока в напряжение (CV на диаграмме).
Процесс зарядки делится на несколько этапов, выбранных в зависимости от степени заряда аккумулятора, то есть значения напряжения на его клеммах.
На рисунке ниже показан весь процесс:
Значения в точке A представляют собой стадии зарядки, график B представляет собой значения зарядного тока, график C демонстрирует кривую напряжения на батарее, а символы в точке D представляют собой способ сигнализации на светодиодах. Уровень 0 — без батареи. Если выпрямитель включен, схема сигнализирует об этом этапе постоянным свечением красного светодиода. Цепь питания выключена, на выходных клеммах нет напряжения, поэтому нет риска случайного короткого замыкания, это состояние сохраняется до тех пор, пока на выходе не появится напряжение не менее 8 В.
I этап — предварительная зарядка. Если к выходным клеммам подключена батарея с напряжением не более 11 В, это означает, что она находится в состоянии глубокого разряда. Такая батарея, подключенная к обычному зарядному устройству, может вызывать очень большой ток из-за значительной разности напряжений. В этом случае представленная схема уменьшает зарядный ток до 1/3 установленного значения диапазона и ожидает частичной регенерации батареи — напряжение превышает 11 В.
II этап — основная зарядка. На этом этапе ток зарядки достигает полного установленного значения, но, в отличие от классического выпрямителя, он не уменьшается с увеличением заряда, а поддерживается постоянным, что сокращает время зарядки. Этап длится до достижения 14V. Здесь стоит обратить внимание на способ измерения напряжения, который отличается от других этапов — зарядка происходит циклически, каждый цикл занимает около полминуты зарядки, затем следует короткий перерыв, прекращение зарядки — и в этот момент измеряется напряжение аккумулятора. Благодаря этому измерение не обременено ошибкой, вызванной падением
III этап — финальная зарядка. После превышения напряжения 14 В ток зарядки уменьшается до 1/3 от установленного значения. Зарядка с более низким током позволяет батарее «насыщаться» зарядом и позволяет более точно определять время окончания. Сначала аккумулятор реагирует внезапным падением напряжения, как показано на рисунке 3, но затем медленно достигает максимального значения 14,4 В.
IV этап — зарядка завершена. Зеленый светодиод указывает на завершение процесса зарядки, аккумулятор полностью заряжен и готов к работе. Напряжение на батарее быстро падает примерно до 13 В, а затем снижается примерно до 12,6 В, поэтому не следует ожидать, что после зарядки батареи мы измерим 14,4 В. Если аккумулятор остается подключенным к представленному зарядному устройству, его напряжение будет постоянно контролироваться, а когда оно падает до примерно 12,8 В., запускается следующий этап зарядки.
V этап — сохранение заряда. Что касается окончательного заряда, то зарядный ток составляет 1/3 от установленного значения, а конечное напряжение составляет 14,4 В. Этот этап работы зарядного устройства направлен на поддержание заряда батареи, если она остается подключенной, даже после того, как зарядка завершена в течение длительного времени. Когда батарея подключена к схеме и источник питания отключен (зарядное устройство выключено), светодиоды будут отображать состояние батареи так же, как и во время зарядки, только светодиоды будут мигать.
Схема измеряет зарядный ток и, если он не достигает минимального значения, сигнализирует об этом таким образом. То же самое произойдет, если, например, во время зарядки напряжение сети 220 В упадет, мигающие светодиоды будут сигнализировать об этом аварийном состоянии. Обратите внимание, что устройство затем потребляет энергию от батареи и разряжает ее небольшим током.
Сборка и настройка
Схема была спроектирована и изготовлена на двухсторонней печатной плате показанной на рисунке ниже:
Транзисторы T1 и T3 крепятся к радиатору с помощью шайб и изолирующих втулок и припаиваются к плате. Если устройство будет работать как адаптер для выпрямителя, то диодный мост не нужен. Схема должна быть помещена в хорошо проветриваемый корпус. Радиатор не должен быть слишком теплым во время работы, в то время как резистор R16 и диодный мост могут быть даже горячими.
Для устройства была разработана наклейка на переднюю панель корпуса:
Для первого запуска и настройки устройства понадобятся: регулируемый блок питания, мультиметр и аккумулятор.
Сначала не вставляйте интегральные микросхемы в панельки и подключите приблизительно 10 В источника питания к клеммам AKUP и GND. Теперь необходимо измерить, есть ли напряжение 5 В на контактах 1 и 14 посадочной базы микроконтроллера. Затем отсоедините источник питания, установите микроконтроллер в подставку и снова подключите источник питания. Теперь необходимо измерить, есть ли напряжение около 29 … 30 В на контактах 4 и 8 разъема IC3. Если напряжения верны, можно переходить к следующему этапу.
Вставляем интегральные микросхемы в разъемы и подключаем источник питания с установленным напряжением около 7 В, красный светодиод должен гореть, затем увеличиваем напряжение до 8 В и регулируем потенциометр R3, пока не загорятся красный и желтый светодиоды. Теперь стоит проверить, происходит ли переключение последующих ступеней при 11 В, 14 В, 14,4 В, и при необходимости скорректировать настройку R3 (наиболее важным является 14,4 В). Важное примечание — напряжение следует увеличивать медленно, потому что измерение напряжения является дискретным, а не непрерывным, а пороги напряжения переключения ступеней имеют большой гистерезис в направлении падения напряжения — переключение со ступени I на II происходит при превышении 11 В, а со ступени II на I происходит при 10,8 В.
Точные значения напряжения сохраняются в программе в файле analog.h. Следующим шагом является подключение целевого трансформатора (через диодный мост выпрямителя) или выпрямителя к клеммам POW и GND. Однако перед этим необходимо убедиться, что вторичное напряжение трансформатора/выпрямителя не превышает 18 В переменного тока (26 В постоянного тока). Подача более высокого напряжения повредит резистор R1. Напряжение также не должно быть слишком низким, поскольку оно не позволит получить полный диапазон регулирования, оптимальное значение составляет 17 В переменного тока и мощность около 150 … 200 Вт. Если нет необходимости использовать полный диапазон зарядного тока до 10 А, трансформатор может потреблять меньше энергии. На выходе не должно быть фильтрующего конденсатора, потому что схема не будет формировать синхронизирующие импульсы (VIP сигнал, сигнал C).
Наконец, калибруем блок измерения тока. Устанавливаем ручку регулировки на минимум, подключаем «минус» батареи к клемме GND, а плюс через амперметр к клемме AKUP и подключаем трансформатор/выпрямитель.
Теперь калибруем ручку потенциометра, смотря на показания амперметра. Установив небольшой ток, например, 2 А (схема должна находиться на основной стадии зарядки). Устанавливаем потенциометр R24 так, чтобы индикация ручки на отметки соответствовала амперметру (при условии, что, например, 20% составляет 2 А). Могут быть расхождения — ток зарядки имеет сильно искаженную форму волны, и амперметр может указывать неправильно, блок измерения тока также вносит небольшие искажения. Лучше всего установить правильный ток в среднем положении регулятора (ток прибл. 5 А), что позволяет экстремальным настройкам немного отличаться от предположений.
Как безопасно подключать схему? Зарядное устройство устойчиво к обратному подключению аккумулятора и короткому замыканию выходных клемм, но следует соблюдать следующий порядок. Прежде всего, зарядное устройство должно быть отключено от сети 220 В переменного тока. Затем подключите аккумулятор и наблюдайте за светодиодами — если светодиоды не горят, аккумулятор подключен неправильно или сильно разряжен/поврежден.
Если мигает красный и/или желтый, аккумулятор подключен правильно, и вы можете установить зарядный ток и подключить источник питания (трансформатор или выпрямитель) к сети 220 В.
| Файлы к статье «Автоматическое зарядное устройство на ATtiny24» | |
| Описание:
Исходный код, файлы прошивок, схемы, печатные платы |
|
| Размер файла: 4.99 MB Количество загрузок: 904 | Скачать |
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Среда, 1 февраля 2017 г. / Ибрар Айюб
На этот раз я начну с устройства, которое я уже построил, к сожалению, фотографий с самой сборки не будет, только краткая статья о том, как я это себе представлял и как это работает.
Короткая история о том, как все началось
У моего дяди есть милый домик в сельской местности примерно в 50 километрах от того места, где мы живем. К сожалению, в доме нет электричества, поэтому свет, музыка и все электронное работает от 12-вольтового автомобильного аккумулятора. Аккумулятор заряжался перед каждой поездкой старым автомобильным зарядным устройством, пока оно не сломалось. Он принес его мне, чтобы отремонтировать, но два компонента, которые были внутри, умирали, поэтому я решил построить ему новый. Приближался его день рождения, поэтому я решила сделать ему подарок. Я не закончил его вовремя, но он был в порядке!
Вот список того, что вам понадобится для изготовления копии:
У меня есть этот.
Во-первых, вам нужно представить, как должно выглядеть зарядное устройство, и получить корпус, в который можно поместить все, что вы хотите. Сначала я заказал тот, который мне показался хорошим, но когда я увидел его своими глазами, у меня чуть не случился сердечный приступ. К счастью, у продавца был в наличии этот черный корпус, я купил его не раздумывая. На фото видно, как выглядят два корпуса.
Когда у вас есть и корпус, и представление о том, как вы хотите, чтобы он выглядел, вы можете приступать к установке компонентов. Я использовал свою ручную дрель Bionic, чтобы просверлить контуры фигур, которые я хотел вырезать, и вырезать кусочки пластика. Для придания окончательной формы отверстиям и прорезям использовалась небольшая пила и наждачная бумага. После того, как я вырезал эти слоты, я вставил компоненты, которые должны были быть на передней и задней панелях. Расположение компонентов внутри и на корпусе:
.)Сначала я хотел сделать только аналоговую схему, но потом отказался от этой идеи. Я решил использовать маленький PIC12F683, который у меня уже был на складе. Я уже был знаком с этим процессором, использовал его как блок управления во многих своих проектах, в том числе и в замке One-wire. На этот раз мне понадобились два выхода для светодиодов, выход для релейного транзистора и вход для кнопки, поэтому количество выводов оказалось более чем подходящим.
При питании светодиодов от источника питания необходимо добавить токоограничивающие резисторы для защиты светодиодов. Светодиоды питаются от PIC (источник 5 В), прямое напряжение светодиода составляет около 2 В, и мы хотим, чтобы через светодиод проходил ток 15 мА. Это приводит к резистору R = 5 — 2 / 0,015 = 200 Ом. Я выбрал самое близкое стандартное значение, резистор 220 Ом.
Реле представляет собой реле RS-5, ток обмотки которого составляет ~30 мА.
С этим током легко справляется транзистор BC в TO-9.2 пакета, я выбрал BC546. Для защиты транзистора использовался резистор ограничения тока базы номиналом 1 кОм, при напряжении 5 В это означает ток базы 5 мА. Ток базы находится в прямой зависимости от тока коллектора. Вместо того, чтобы смотреть на усилительную способность этого транзистора, я выбрал резистор по старой привычке: «ток коллектора в десять раз больше тока базы». 50 мА более чем достаточно для включения и выключения реле RS-5.
Подробнее: Автомобильное зарядное устройство с PIC12F683
Категории: Аккумуляторные проекты
Теги: pic12f683
ВойтиРегистрация
Для просмотра этой страницы убедитесь, что в вашем браузере включен JavaScript.
Последний проект разработчика встраиваемых систем Эриха Стайгера предлагает взглянуть на управление зарядной станцией для электромобилей (EV) с платы микроконтроллера Raspberry Pi Pico W или аналогичной — с использованием протокола удаленного терминала Modbus (RTU) для мониторинга системы и зарядки только транспортного средства. когда есть солнечная энергия.
«Сегодня я потратил некоторое время на небольшой побочный проект […] по созданию зарядного устройства для электромобиля (EV), доступного через Modbus RTU», — пишет Стайгер в качестве вступления. «Он еще не закончен, и я планирую опубликовать больше статей о нем, но я могу поделиться тем, что я могу получить доступ и управлять зарядным устройством Heidelberg EV с помощью Raspberry Pi Pico W (Dual Core [Arm] Cortex M0+), NXP K22FN512 (Cortex M4F) и LPC845 (одноядерный Cortex M0+).
Это зарядное устройство для электромобилей поставляется с бонусом: соединением Modbus, которое Эрих Стайгер стремится связать с Home Assistant.
(📷: Erich Styger)
Проект, вдохновленный растущими ценами на энергию и желанием перейти от гибридного автомобиля к полностью электрическому в ближайшие месяцы, сосредоточен вокруг настенной коробки Heidelberg Energy Control мощностью 11 кВт, выбранной, по крайней мере частично, за предоставление производителем интерфейса Modbus RTU, с помощью которого можно запрашивать и управлять устройством.
«На самом деле я хотел интегрировать зарядное устройство в мою домашнюю систему управления энергопотреблением (HEMS с Home Assistant)», — объясняет Стайгер. «Для этого интерфейс Modbus (RS-485) является ключевым: с его помощью я могу регулировать и контролировать зарядку на основе энергии, поступающей от фотоэлектрической системы, оптимизируя использование солнечной энергии. В идеале для зарядки не используется электричество из сети. автомобиль, потому что система следует за солнечной выработкой».
Стайгер подключил Modbus на контроллере заряда к одной из имеющихся у него плат микроконтроллеров, включая недорогую Raspberry Pi Pico W, хотя отмечает, что прошивка еще не использует встроенную возможность подключения платы к Wi-Fi.