*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

usamodelkina.ru

Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Очень простое

Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Очень простое

Так, товарищи. Сейчас мы с вами будем заряжать аккумуляторы, просто, качественно, а главное — быстро. Для чего воспользуемся микросхемой MAX713 от компании MAXIM. Это специализированная микросхема, заточенная именно под зарядку указанных типов аккумуляторов.

Итак, что же она умеет — подходите ближе, сейчас увидите.
Итак MAX713 позволяет:

• заряжать Никель-Кадмиевые и Никель-МеталлоГидридные аккумуляторы в количестве от 1 до 16 штук одновременно;
• в режиме быстрого заряда регулировать ток заряда от С/3 до 4С, где С — емкость аккумулятора;
• в режиме медленного заряда доводить аккумуляторы до кондиции током С/16;
• отслеживание состояния аккумулятора и автоматический переход от быстрого заряда к медленному;
• в отсутствии зарядного тока через микросхему «утекает» всего 5мкА от аккумуляторов;
• возможность отключения заряда по температурным датчикам или по таймеру;

Ну и хватит — и так вон сколько получилось.
Как обычно, чтобы разговаривать предметно, смотрим на схему:

Вообще говоря, как мы помним еще со староглиняных времен, заряжать аккумуляторы рекомендовалось током 0,1С, где С — емкость аккумулятора. Однако, с тех пор утекло много пива и производители научились делать более совершенные аккумуляторы, позволяющие учинять над собой такое безобразие, как быстрый заряд (Fast Charge).
«It»s okey», говорят они — вы можете заряжать наши аккумуляторы гораздо большим током - главное не превышать значение 4С, иначе может случиться big-bada-bum.

Разумеется, чем больший зарядный ток используется в процессе зарядки, тем меньше времени нужно на эту самую зарядку. Однако, все же, увлекаться сильно не стоит - ток током, а долговечность аккумулятора тоже не последнее дело. Поэтому, в MAX713 реализован не только быстрый, но и медленный заряд (Trickle Charge), который включается по достижении аккумулятором полного заряда большим зарядным током.

Схема, показанная выше позволяет заряжать два аккумулятора, ёмкостью по 1000мА/ч каждый, током С/2, то есть 500мА.
Имеется индикация включения питания — HL1 и индикация быстрого заряда — HL2.
Аккумуляторы включаются последовательно.
Входное напряжение должно быть равно 6 вольтам. Вы еще тут? А ну бегом за паяльником!

Что? Вам надо заряжать четыре аккумулятора сразу? И не 1000мА/ч, а 1200?
Ну ладно, тогда не бежим за паяльником, а слушаем дальше.

Как я уже говорил, эта микросхема позволяет заряжать до 16 аккумуляторов, током до 4С. Итак, что же от нас требуется, чтобы спроектировать зарядное устройство под наши конкретные цели?

1. Определиться с зарядным током аккумуляторов. Неплохо было бы узнать, какой максимальный зарядный ток рекомендует производитель. Ну а если не узнали, тогда уж на свой страх и риск. Для начала, я бы не стал превышать С/2.
2. Решить сколько аккумуляторов нужно заряжать одновременно. После этого, согласно Таблице 1 определить, куда припаивать выводы PGM0 и PGM1. Разумеется, чтобы не перепаивать каждый раз микросхему, нужно предусмотреть переключатель, если нужно заряжать разное количество аккумуляторов.
3. Подобрать входное напряжение на зарядное устройство. Оно может быть рассчитано по формуле:
   U=2+(1,9*N),
   где N — количество аккумуляторов
   Но это напряжение не может быть меньше 6 вольт.
   То есть, если вы будете заряжать даже один аккумулятор — входное напряжение должно составлять 6 вольт.
4. Определить мощность выходного транзистора, после чего по справочнику подобрать подходящий. Мощность определяется так:
   P=(Uin — Ubatt)*Icharge,
   где:
   Uin — максимальное входное напряжение,
   Ubatt — напряжение заряжаемых аккумуляторов — суммарное, разумеется,
   Icharge — зарядный ток.
5. Посчитать сопротивление R1. R1=(Vin-5)/5 — сопротивление получается в килоомах, чтобы получить Омы надо посчитанное значение умножить на 1000.
6. Определить сопротивление R6. R6=0.25/Icharge Если Icharge подставляется в амперах, сопротивление мы получим в Омах, если а миллиамперах, то в килоомах. Не теряйтесь.
7. Выбираем время заряда. Это нужно для того, чтобы в случае неисправного аккумулятора, зарядное устройство не гоняло его, бедолагу бесконечное число часов, а отключило по таймеру, даже если аккумулятор и не зарядился. Для выбора времени заряда пользуемся Таблицей 2. И прикручиваем ноги PGM2 и PGM3 согласно этой таблице.
Разумеется, не забудьте учесть при этом зарядный ток, который был выбран, а то может случиться так, что устройство отключится раньше, чем зарядится аккумулятор.

Собственно говоря и все. Дальше будут таблицы.

Таблица 1. Задание количества заряжаемых аккумуляторов.

Таблица 2. Задание максимального времени заряда.

См. так же: Хождение под мухой или две недели с MAX713.

www.radiokot.ru

Зарядное устройство для аккумулятора NiMH

Схема данного устройства специально разрабатывалась для зарядки щелочных аккумуляторов. Необычное включение транзистора в каждом зарядном устройстве заставляет его генерировать колебания, периодически включаясь и выключаясь и, таким образом, перенося накопленный в конденсаторе заряд в аккумулятор. При напряжении на аккумуляторе, равном 1.37 В, оранжевый светодиод мигает приблизительно пять раз в секунду.

При полностью разряженном аккумуляторе частота вспышек выше, но в процессе зарядки она постепенно снижается, а при заряженном элементе вспышки прекращаются. Вынимать аккумулятор из устройства необязательно, поскольку по окончании зарядки оно переходит в режим капельного подзаряда, удерживая напряжение в районе 1.6 В. Для установки правильного напряжения вы должны подключить новый неиспользованный элемент и, вращая подстроечный резистор, добиться появления генерации, после чего слегка повернуть регулировочный винт обратно до срыва генерации.

С этого момента зарядное устройство для аккумулятора будет готово к работе. В устройстве необходимо использовать только указанные на схеме транзисторы, светодиоды соответствующих цветов и стабилитроны с указанными напряжениями, так как они задают конечное напряжение на элементе, и, кроме того, необходимо соблюдать ограничения по допустимой мощности рассеяния компонентов. В схему была также добавлена простейшая цепь для зарядки 9-вольтовых аккумуляторов, заряжающая батарею примерно до 9.3 В. В процессе зарядки зеленый светодиод не горит и включается полностью, когда напряжение на аккумуляторе приближается к своему конечному значению.

Хотя на схеме изображены только два канала, трансформатора мощностью 2.5 ВА вполне достаточно для одновременной зарядки четырех элементов. Для минимизации влияния одной схемы на другую они не имеют никаких общих цепей, кроме сетевого трансформатора, для балансировки нагрузки которого одна половина зарядных устройств получает питание во время положительной полуволны сетевого напряжения, а другая половина — во время отрицательной. Удостоверьтесь, что вы используете транзисторы с большим коэффициентом передачи тока, такие как ВС337-25, а еще лучше — ВС337-40.

В некоторых случаях из-за разброса параметров транзисторов может получиться так, что добиться генерации схемы вам не удастся. Тогда используйте стабилитроны с чуть большим напряжением — 7.5В вместо 6.8 В, а оранжевые светодиоды замените зелеными. Для того чтобы схема работала правильно, напряжение, измеренное на вторичных обмотках трансформатора, должно равняться 9.5 В. Устройство пригодно для зарядки любых щелочных элементов.

Аккумулятор типоразмера АА или 9-вольтовая батарея заряжаются в течение одного дня, а для большого аккумулятора типоразмера D может потребоваться до нескольких дней. Лучше всего не допускать полного разряда элемента или батареи, а заряжать их понемногу и чаще, хотя понятно, что это достаточно неудобно. Не пытайтесь перезаряжать полностью разряженный аккумулятор или аккумулятор даже с малейшими признаками повреждения. Наилучшие результаты получаются с батареями, в которых еще остается хотя бы 70% заряда. Чем дольше разряжалась батарея, теме с меньшей эффективностью будет происходить ее перезаряд.

Устройство было испытано также с NiMH аккумуляторами. Несмотря на то, что профиль заряда этих элементов сильно отличается от профиля щелочных аккумуляторов, схема прекрасно работает и с ними, если только вы не оставляете аккумуляторы в зарядном устройстве, что может стать причиной перезаряда, особенно в случае малогабаритных элементов. Сетевой трансформатор должен соответствовать напряжению, используемому в вашей стране. Обычно это 230 В или 115 В.

www.radiochipi.ru

Зарядное устройство для NiMH аккумулятора

После разборки батареи

Требования к зарядному устройству

Производители NiMH аккумуляторов рекомендуют выполнять заряд с величиной тока в интервале 0,75-1,0С. При этих режимах, КПД процесса зарядки, большую часть цикла, максимально высокий. Но к моменту окончания процесса зарядки, КПД резко снижается и энергия переходит в выделение тепла. Внутри элемента резко растёт температура и давление. Аккумуляторы имеют аварийный клапан, который может открыться при увеличении давления. При этом свойства аккумулятора будут безвозвратно потеряны. Да и сама высокая температура оказывает негативное влияние на структуру электродов батарейки.

По этой причине, для никель-металлогидридных аккумуляторов очень важным является контроль режимов и состояния батареи при зарядке, момента окончания процесса зарядки, для исключения перезаряда или разрушения аккумулятора.

Как указывалось, в конце процесса заряда NiMH аккумуляторной батареи её температура начинает расти. Это является основным параметром для отключения заряда. Обычно в качестве критерия прекращения заряда берётся рост температуры более чем на 1 градус за минуту. Но при небольших токах заряда (менее 0,5С), когда температура растёт достаточно медленно, это обнаружить сложно. Для этого может быть использовано абсолютное значение температуры. Таким значением принимают 45-50°C. В этом случае заряд должен быть прерван, и возобновлён (при необходимости) после остывания элемента.

Также необходимо установить ограничение по времени заряда. Его можно рассчитать по емкости батареи, величине тока зарядки и КПД процесса, плюс 5-10 процентов. В этом случае, при нормальной температуре процесса, зарядное устройство отключают по установленному времени.

При глубоком разряде NiMH аккумулятора (менее 0,8В) ток заряда, предварительно, устанавливается на уровне 0,1…0,3С. По времени этот этап ограничен и составляет около 30 минут. Если за это время аккумулятор не восстанавливает напряжения 0,9…1,0В, то элемент беспереспективен. В положительном случае, далее выполняют заряд с увеличенной величиной тока в интервале 0,5-1,0С.

И еще, о сверхбыстром заряде аккумуляторных батарей. Известно, что при заряде до 70% своей ёмкости никель-металлогидридный аккумулятор имеет КПД зарядки близкий к 100 процентам. Поэтому, на этом этапе возможно увеличить ток для ускоренного его прохождения. Токи в таких случая ограничивают значением 10С. Высокий ток легко может привести к перегреву аккумулятора и разрушению структуры его электродов. Поэтому использование сверхбыстрого заряда рекомендуется только при постоянном контроле процесса зарядки.

Процесс изготовления зарядного устройства для NiMH аккумулятора рассмотрен ниже.

1. Установление исходных данных.
— Зарядка элемента постоянной величиной тока 0,5…1,0С до номинальной емкости.
— Выходной ток (регулируемый) – 20…400 (800) ma.
— Стабилизация выходного тока.
— Выходное напряжение 1,3…1,8 В.
— Входное напряжение — 9…12 В.
— Входной ток — 400 (1000) ma.

2. В качестве источника питания для ЗУ выбираем мобильный адаптер 220/9 вольт, 400 ma. Возможна замена на более мощный (например, 220/1,6…12В, 1000 ma). Изменений в конструкции ЗУ при этом не потребуется.

3. Рассмотрим схему зарядного устройства

В точке соединения резистора R1 и стабилитрона VD1 образуется стабильное опорное напряжение. Изменяя величину напряжения, снятого с потенциометра R2 резисторного делителя, на неинвертирующем входе операционного усилителя (вывод 3), изменяем величину выходного напряжения (вывод 6), а следовательно и ток через VТ1. Резистором R5 ограничиваем ток в цепи заряжаемого аккумулятора. Изменение падения напряжения на R5 при отклонении зарядного тока, через обратную связь (ООС) на инвертирующий вход ОУ (вывод 2), корректирует и стабилизирует выходной ток ЗУ. Установленный R2 ток будет стабилен до конца зарядки этого и последующих однотипных аккумуляторов.

Данная схема стабилизатора тока весьма универсальна и может применяться для ограничения тока в различных конструкциях. Схема легка в повторении, состоит из простых и доступных радиокомпонентов и при верном монтаже сразу начинают работать.

Особенностью данной схемы является возможность применить имеющиеся в наличии операционные усилители с напряжением питания на уровне 12В, например, К140УД6, К140УД608, К140УД12, К140УД1208, LM358, LM324, TL071/081. Транзистор КТ829А — основной силовой элемент и весь ток проходит по нему, поэтому обязательно устанавливается на теплоотвод. Выбор транзистора определяется необходимым зарядным током установленным для зарядки аккумулятора.

4. Выбираем корпус для зарядного устройства. Он определит форму, конструкцию, условия теплоотвода и внешний вид ЗУ. В данном случае выбран алюминиевый аэрозольный баллон. Удаляем его верхнюю часть.

5. Отрезаем от универсальной монтажной платы часть, равную по ширине внутреннему диаметру баллона. Желательно плотное, без качки, вхождение платы в баллон.

6. Комплектуем ЗУ деталями согласно схемы. Аэрозольный колпачок по размеру хорошо подходит в качестве ручки потенциометра.

7. Закрепляем транзистор на радиаторе и устанавливаем радиатор на краю платы, согласно фото.

8. Припаиваем выводы транзистора к контактным площадкам платы.

9. Распаиваем сопротивление, ограничивающее максимально возможный ток заряда аккумулятора. Так как весь ток заряда проходит через резистор R5, то для лучшего охлаждения резистора, он набран из широко распространенных (МЛТ-1) четырех паралельно соединенных резисторов по 22 ома, мощностью по 1 вт. Дополнительно, последовательно установлен резистор на 1,8 ома мощностью 5 вт. Общее сопротивление R5 составило около 7 ом ( средней мощностью 4 вт). Сопротивление и комплектация резисторов зависят от планируемого тока зарядки и наличия деталей у изготовителя.

10. Соберем управляющую часть ЗУ на макетной монтажной плате. Присоединим изготовленную силовую часть ЗУ и подключим нагрузку – заряжаемый аккумулятор. Для проверки работы и отладки режимов, подключим ЗУ к регулируемому блоку питания. Проверяем диапазон регулировки зарядного тока, при необходимости подбираем величину резисторов R2 и R3.

11. Переносим управляющую часть ЗУ на рабочую платку

12. На плате, сбоку, устанавливаем гнездо для подключения блока питания ЗУ (адаптера или другого БП).

13. Устанавливаем ЗУ в корпус, расположив радиатор в его верхней (открытой) части.
Предварительно сверлим в нижней цилиндрической части корпуса ряд отверстий диаметром 6 мм. Рабочее положение корпуса ЗУ вертикальное, поэтому в нем, аналогично печной трубе, создается естественная тяга. Воздух, нагреваемый резисторами и радиатором поднимается из корпуса вверх, затягивая холодный в нижние отверстия. Такая вентиляция работает эффективно, потому что значительный нагрев радиатора при 2-х, 3-х часовой работе ЗУ, практически не ощущается нагревом корпуса.

14. Зарядное устройство собрано рабочим комплектом и испытано под нагрузкой, полной зарядкой десятка аккумуляторов. ЗУ работает стабильно. При этом периодически ведётся контроль расчетного времени зарядки, а также температуры аккумулятора для отключения ЗУ при критических значениях. Использование «крокодильчиков» для подключения аккумулятора позволяет подключить к ЗУ контрольный амперметр (мультиметр) для регулировки зарядного тока. При зарядке последующих однотипных элементов, амперметр не нужен.

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

usamodelkina.ru

Автоматический зарядник для ni-mh аккумуляторов

Процесс зарядки Ni-Mh аккумуляторов в авиамоделизме немного отличается от общепринятой. Обычно моделист заряжает аккумуляторы перед выездом на поле, ставя аккумулятор на ночную зарядку. Но бывает, что при быстром сборе на полёты, аккумы борта или аппаратуры оказываются полностью или частично разряженными и зарядить обычным «ночным» зарядником просто нет время.

Плюсы современных NiMh аккумуляторов, — это возможность заряжать их большим током, до 1С без последствий для его здоровья. Единственное, чему надо уделить внимание при заряде, — это температуре и конечному напряжению заряда. Простейший зарядник можно посмотреть тут, он не автоматизирован и контроль полного заряда контролируется рукой на повышение температуры. Так же можно купить зарядное устройство для всех типов аккумуляторов.

Чтобы обезопасить аккумулятор от перезаряда, контроль по напряжению можно доверить автомату, который отключит батарею при достижении оределённого напряжения и  будет поддерживать аккум в заряженном состоянии. О таком автоматическом зарядном устройстве для Ni-Mh и Ni-Cd и пойдет речь в этой статье.

Схема зарядного устройства ni-mh аккумуляторов 

Мною разработано и собрано на макетной плате зарядное устройство для NiMh и Ni-Cd , схема простая, все элементы доступны.

Пороговым элементом в схеме является стабилитрон D1, он открывается при достижении напряжения стабилизации открывая тем самым ключ на транзисторах и включая реле, которое отключает аккумулятор. Делитель напряжения на R1-R2 устанавливает верхний порог, при достижении которого отключается аккум, для 5 банок гидрида он составляет 7,2v (переключатель s1 замкнут). При подключении аккумулятора на R5 падает напряжение до напряжения аккумулятора, а так как оно меньше 7,2в , то D1 закрыт и реле обесточено, при этом его контакты замкнуты и происходит зарядка. При достижении 7,2в стабилитрон открывается, реле срабатывает и отключает аккумулятор.

Напряжение аккумулятора удерживает стабилитрон открытым, а реле включённым, контакты реле остаются разомкнутыми, — это происходит какое то время пока напряжение аккумулятора не упадёт ниже 7,1в, при этом стабилитрон закроется и реле опять подключит аккумулятор на зарядку. Этот процесс постоянно повторяется. Светодиод сигнализирует об окончании зарядки.

Назначение других элементов зарядного устройства для Ni-Mh следующее:

• C1 — снижает частоту переключения реле в отсутствии подключённого аккумулятора (признак работы ЗУ- щёлкание реле без подключённого аккума).
• D2 — защищает транзисторы от пробоя обратным напряжением возникающим в катушке реле.
• R5 мощностью не менее 2w — устанавливает ток заряда и подбирается для получения желаемого тока (вместо него можно использовать лампы накаливания 12v).
• S1 — переключает режимы для заряда 5 баночных и 8 баночных батарей.
• S2 — не обязательный элемент, служит он для принудительного перевода ЗУ в режим заряда.
• Реле у меня стоит не известной марки, от блока управления магазинного холодильника.
• D1 — можно заменить на любой другой стабилитрон 2…4v.

Вот что получилось у меня. Поставил два светодиода для красоты.

Настройка зарядника Ni-Mh 

Подстроечные резисторы в среднее положение, подключаем зарядник к источнику питания 12…18v, реле начинает периодически щёлкать, S1 замкнут, подключаем ni-mh аккумулятор с подключённым к нему вольтметром. Резистором R1 добиваемся отсутствия свечения светодиода и контролируем напряжение на аккумуляторной батарее. При достижении 7,2в начинаем крутить R1 до загорания светодиода и щёлчка реле (желательно выполнить эту операцию несколько раз, для более точного позиционирования резистора). Всё, настройка для 5и баночной батарейки завершена.

Размыкаем S1 и то же самое проделываем с 8и баночной батареей, только теперь вращаем R2 и порог срабатывания 11,5…11,6v. R1 при этом крутить нельзя! При заряде 8и баночных батареек от источника 12в — светодиод не будет загораться, тут выхода два: Либо повесить светодиод на отдельную пару контактов реле, либо увеличить напряжение питания зарядника до 15…18в.

Аналогично можно настроить данный зарядник и для работы с Ni-Cd батареями.

В процессе зарядки током около 500мА нагрева Ni-Mh батарей ёмкостью 1700 мА не замечено как это бывает при зарядке малым током за ночь, при этом аккумулятор заряжается полностью, отдавая при дальнейшем разряде почти всю емкость.

Выставить конечное напряжение можно довольно точно и не сложной доработкой можно приспособить два таких зарядника для двух банок Li-Fe аккумуляторов.

xn--80ahduedo.xn--p1ai

Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов на микроконтроллере.

Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов на микроконтроллере.

Мне всегда хотелось иметь автоматическое зарядное устройство (ЗУ), которое работает так, как надо мне, а не так, как считают нужным китайские маркетологи.
Мои требования такие:
1. Перед началом заряда аккумулятор разряжается до напряжения 1 вольт на элемент, после чего автоматически включается на заряд.
2. Заряд осуществляется стабильным током 0,1C в течение 15 часов. Кстати, это не только моё требование. Именно такой режим заряда рекомендуют изготовители аккумуляторов. По истечении 15 часов аккумулятор автоматически отключается от ЗУ.
3. При отключении электроэнергии или уменьшении напряжения в сети до уровня, при котором нормальная работа зарядного устройства невозможна, зарядное устройство выключается, а прошедшее время заряда запоминается. При возобновлении подачи электроэнергии перезапуск таймера не происходит, а заряд продолжается дальше с того значения времени и до тех пор, пока не пройдут заданные 15 часов.
4. Простота работы с устройством. Чтобы им спокойно могли пользоваться домохозяйки. Никаких дисплеев и кнопок управления. Установил аккумуляторы и забыл. И то, что забыл — не страшно. Ничего аккумуляторам не сделается.
Готовые устройства или схемы меня не устраивали по ряду причин. Пришлось действовать по старому доброму принципу «сделай сам». Для начала был разработан универсальный контроллер для подобных зарядных устройств.
На всякий случай отмазка: Аффтар не является профессиональным программистом или электронщиком (по крайней мере, в настоящее время). Так что если Вы повторите эту разработку, и у Вас дом сгорит, то это Ваши проблемы. Аффтар за это ответственности не несёт. (Гениально, я считаю. Здесь и далее, прим. Кота.)

Для управления ЗУ используется микроконтроллер ATtiny13 семейства AVR фирмы Atmel. Вывод 6 контроллера (AIN1) является входом аналогового компаратора, с помощью которого контролируется состояние источника питания. Вывод 7 (ADC1) это вход АЦП, с помощью которого измеряется напряжение на батарее аккумуляторов. Высокий уровень на выходе 2 (PB3) включает зарядник. Высокий уровень на выходе 5 (PB0) включает цепь разряда аккумулятора. Вывод 3 (PB4) служит для индикации окончания заряда аккумулятора.
В качестве тактового генератора используется внутренний RC генератор микроконтроллера. Разъём XP1 предназначен для внутрисхемного программирования микроконтроллера непосредственно в этом устройстве. Если в дальнейшем перепрограммирование не планируется, то этот разъём можно не устанавливать.
Порог срабатывания аналогового компаратора задаётся делителем напряжения на резисторах R1, R2. Напряжение питания считается нормальным, если напряжение на входе 6 микроконтроллера больше 1,2 вольта.
Напряжение батареи подаётся на вход АЦП микроконтроллера через делитель напряжения на резисторах R4, R5. Чтобы напряжение на батарее измерялось правильно, коэффициент деления этого делителя должен быть 1,86 на элемент. Соотношение резисторов должно быть таким: R5/R4 = 1,86*N — 1, где N — количество элементов в аккумуляторной батарее. Например, для случая двух элементов:
R5/R4 = 1,86*2 — 1 = 2,72. Если R4 = 100 КОм, то R5 = 100*2,72 = 272 КОм.
При аварийном отключении питания, микроконтроллер некоторое время питается от конденсатора C8. Ёмкость этого конденсатора должна быть достаточной для того, чтобы микроконтроллер успел сохранить своё состояние в энергонезависимой памяти. Диод VD1 не даёт конденсатору C8 разряжаться через микросхему DA1.
Конденсаторы C1, C5, C6 защищают входы микроконтроллера от импульсных помех.

Алгоритм работы следующий. После подачи питания на микроконтроллер, происходит частичная инициализация внутренних устройств микроконтроллера (порт ввода/вывода, таймер, АЦП, компаратор и т.п.). Затем проверяется, в норме ли напряжение питания. Если напряжение в норме, то завершается инициализация и считывается значение статуса из энергонезависимой памяти (EEPROM), чтобы узнать, чем занимался контроллер в прошлой жизни до отключения питания.
Далее, проверяется, установлена ли аккумуляторная батарея в зарядное устройство. Для этого измеряется напряжение на аккумуляторной батарее. Если оно больше, чем 0,5 вольта на элемент, то считается, что батарея установлена.
Если в момент включения питания батарея находилась в зарядном устройстве, то работа продолжится в соответствии с тем состоянием, которое было записано в энергонезависимую память. Если раньше шёл разряд, то продолжится разряд, а затем начнётся заряд. Если шёл заряд, то продолжится заряд, пока не пройдёт 15 часов, после чего зарядник будет выключен. Если на момент отключения питания заряд успел завершиться, то зарядник не включается, а будет светиться зелёный светодиод, сигнализирующий об окончании зарядки.
Если же в момент включения питания батарея не была установлена, то считается, что будет начат новый цикл разряд/заряд. Программа зацикливается и ждёт, когда будет установлена батарея. Как только батарея будет установлена, будет включена цепь разряда аккумулятора. При этом начинает светиться жёлтый светодиод. Разряд будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не уменьшится до 1 вольта на элемент. После этого разрядная цепь отключается и включается зарядник. Жёлтый светодиод гаснет и начинает светиться красный. Зелёный светодиод начинает вспыхивать с частотой 1 Гц. По продолжительности свечения зелёного светодиода и паузе между вспышками можно приблизительно оценить время, которое прошло с начала зарядки, и, соответственно, заряд, который успел набрать аккумулятор. Чем больше время свечения по отношению к паузе, тем больше времени прошло. Например, если время, в течение которого зеленый светодиод светится, равно времени в течение которого зеленый светодиод погашен, то, значит, прошло 7,5 часа, и аккумулятор зарядился наполовину.
Если во время заряда аккумуляторы были извлечены из зарядного устройства до окончания процесса заряда, то из-за работающего зарядника, напряжение на контактах держателя резко возрастёт. По этому признаку микроконтроллер узнаёт, что аккумуляторы были извлечены, и выключает режим заряда. После установки аккумуляторов в держатель будет начат новый цикл разряд/заряд.
Заряд продолжается в течение 15 часов. После 15 часов зарядник выключается, красный светодиод гаснет, а зелёный начинает светиться непрерывно, что означает окончание цикла заряда. В этом состоянии контроллер будет оставаться неограниченно долго, пока аккумулятор не будет удалён из зарядного устройства.
Если в течение цикла разряд/заряд, на любом из этапов, произойдёт отключение электроэнергии, то цикл приостанавливается, и состояние контроллера сохраняется в энергонезависимой памяти. После возобновления подачи электроэнергии цикл продолжается дальше с того этапа, на котором был остановлен. За состоянием питающего напряжения следит аналоговый компаратор — вход 6 микроконтроллера. Если напряжение на входе аналогового компаратора становится меньше 1,1 вольта, то происходит прерывание выполняемой программы, выходы контроллера переключаются на низкий уровень, состояние контроллера записывается в энергонезависимую память, и контроллер переходит в спящий режим.
Управляющая программа написана на языке C для среды разработки CodeVisionAVR. Над текстом программы смеяться не надо. Аффтар не является профессиональным программистом, и как раз с этой программы начинал учиться программировать микроконтроллеры AVR.

При программировании необходимо установить фьюзы (поставить «галки»): CKSEL0, SUT0, CKDIV8, BODLEVEL1. Остальные фьюзы должны быть сброшены.
Я пользовался программатором STK 200/300 и программой, встроенной в среду разработки CodeVisionAVR. Можно пользоваться любым программатором, который понимает ATtiny13.
Будьте осторожны. В некоторых программах, в частности в UniProf, всё с точностью до наоборот — «галки» соответствуют НЕ установленным фьюзам. Лучше, прежде, чем начать программирование, сначала фьюзы считать и посмотреть, как они стоят. С завода ATtiny13 приходят с установленными CKSEL0, SUT0, CKDIV8. Надо добавить к ним BODLEVEL1. (Интересно, какой вредитель придумал, что установленному фьюзу соответствует «0», а не установленному — «1»?)
Короче, будьте аккуратны при программировании фьюзов.

Макет собран на универсальной плате. Микроконтроллер установлен в панельку. Соединения выполнены проводом МГТФ. Печатная плата не разрабатывалась. Конденсаторы C1 — C6 — керамические. C7, C8 — любые оксидные. Ёмкость конденсатора C8 должна быть не меньше, чем указано на схеме.

Пример использования контроллера — зарядное устройство для цифрового фотоаппарата.

На основе контроллера, описанного выше, было сделано зарядное устройство для цифрового фотоаппарата.

Оно предназначено для заряда двух Ni-MH аккумуляторов размером AA и ёмкостью 2500 мАч.
Собственно зарядник представляет собой стабилизатор тока на микросхеме LM317T (DA2). Ток заряда определяется резистором R16 и рассчитывается по формуле: I = 1,25/R16.
Для включения/выключения зарядника используется каскад на транзисторах VT2, VT3. Когда на выходе 2 микроконтроллера DD1 низкий уровень, транзистор VT2 закрыт, а транзистор VT3 открыт и соединят вход ADJ микросхемы DA2 с общим проводом. При этом напряжение на выходе микросхемы DA2 уменьшается до 1,25 вольта. Если на выходе 2 микроконтроллера DD1 появляется высокий уровень, то транзистор VT2 открывается, а транзистор VT3 закрывается, и микросхема DA2 начинает работать как стабилизатор тока. Диод VD7 не даёт аккумуляторам разряжаться при выключенном стабилизаторе тока. Диод VD6 и резистор R17 создают небольшой сдвиг уровня выходного напряжения, чтобы уменьшить выходное напряжение микросхемы DA2 в выключенном состоянии.
Для разряда аккумуляторов, к ним подключается резистор R12 с помощью ключа на транзисторе VT1.
Диодный мостик VD1 — VD4 на входе зарядного устройства защищает от неправильного подключения источника питания.
В качестве источника питания используется готовый нестабилизированный сетевой адаптер БПН 12-03 с выходным напряжением 12 вольт и током нагрузки 300 мА.
Внешний вид и конструкция готового устройства показаны на рисунках ниже:

Зарядное устройство собрано в готовом пластмассовом корпусе G026, к которому свеху крепится держатель аккумуляторов. В качестве держателя используется готовый батарейный отсек для двух элементов АА. Микросхема LM317 (DA2) и транзистор VT1 установлены на алюминиевую пластину по размерам корпуса через изолирующие прокладки из слюды. Транзистор VT1 можно на радиатор не ставить, т.к. рассеиваемая им мощность не превышает 0,7 ватта. Резистор R12 составлен из двух резисторов по 1 Ом, 1 ватт.
Печатная плата не разрабатывалась. Устройство собрано на универсальной плате. Микроконтроллер установлен в панельку.

Если устройство собрано без ошибок и микроконтроллер запрограммирован правильно, то наладка не требуется. Но, во-первых, где Вы видели устройство без ошибок? А во-вторых, всё равно хотелось бы убедиться, что всё работает так, как надо.
Первое включение делают без микросхемы микроконтроллера. Спалить её всегда успеете. Подключите источник питания с напряжением 8 — 12 вольт. Должен засветиться синий светодиод HL2. Убедитесь, что напряжение на выходе микросхемы DA1 составляет 5 вольт. На панельке для микроконтроллера соедините перемычкой вывод 8 поочерёдно с выводами 2, 3, 5. Соответственно, поочерёдно должны светиться светодиоды HL4, HL1, HL3. Установите резистор сопротивлением 100 КОм между выводами 4 и 8 на панельке микроконтроллера. Подключите к тем же выводам вольтметр с входным сопротивлением не меньше 1 МОм. Китайский цифровой мультиметр вполне подойдёт. Отключите источник питания, и засеките время, за которое напряжение на этом резисторе уменьшится с 4,5 вольт до 2 вольт. Если это время превышает 20 секунд, то значит, конденсатор C8 имеет достаточную ёмкость, и микроконтроллеру будет чем питаться при внезапном отключении электроэнергии.
При отключённом питании, соедините перемычкой на несколько секунд выводы 4 и 8 на панельке микроконтроллера, чтобы конденсатор C8 разрядился. Установите микроконтроллер в панельку.
Для дальнейшей проверки, необходимо собрать небольшую тестовую схему, и подключить её к контроллеру, как показано на нижеследующем рисунке:

Резисторы R101 — R104 должны иметь одинаковый номинал и могут быть от 4,7 до 10 Ком.
Установите движок резистора R102 в нижнее по схеме положение, что соответствует нулю вольт на входе 7 микроконтроллера. Движок резистора R104 установите в верхнее по схеме положение, что соответствует максимальному напряжению на входе 6 (Power Good) микроконтроллера. Подключите вольтметр к выводу 7 микроконтроллера. Включите питание. Должен засветиться синий светодиод HL2. В этом состоянии микроконтроллер должен ожидать, когда к нему подключат аккумуляторы.
Постепенно перемещая движок резистора R102, увеличивайте напряжение на входе 7 микроконтроллера. При напряжении 0,25 — 0,30 вольт должен засветиться красный светодиод HL4, а зелёный HL1 должен начать вспыхивать с интервалом в 1 секунду. Это говорит о том, что микроконтроллер обнаружил подключённый аккумулятор и включил режим заряда.
Подключите вольтметр к выводу 6 (Power Good) микроконтроллера. Постепенно перемещая движок резистора R104, уменьшайте напряжение на входе 6 микроконтроллера. При напряжении около 1,1 вольт, красный HL4 и зелёный HL1 светодиоды должны погаснуть. Это говорит о том, что микроконтроллер обнаружил снижение напряжения питания ниже допустимого уровня, все выключил и заснул. Постепенно увеличивайте напряжение на входе 6 микроконтроллера. При напряжении около 1,2 вольт, должен снова включиться режим заряда, но не сразу, а с задержкой в 1 — 5 секунд. Установите напряжение на входе 6 микроконтроллера на максимум.
Подключите вольтметр к выводу 7 микроконтроллера. Резистором R102 продолжайте увеличивать напряжение на входе 7 микроконтроллера. При напряжении 0,95 — 1,0 вольт, красный HL4 и зелёный HL1 светодиоды должны погаснуть. В этом состоянии микроконтроллер считает, что аккумуляторы были извлечены из зарядного устройства во время зарядки.
Снова установите движок резистора R102 в нижнее по схеме положение, что соответствует нулю вольт на входе 7 микроконтроллера. Подключите вольтметр к точке соединения резистора R106 и кнопки SB1. Нажмите и не отпускайте кнопку SB1. Резистором R102 установите напряжение равным 0,6 — 0,8 вольта. Отпустите кнопку. Через 1 — 2 секунды должен засветиться жёлтый светодиод HL3. Это состояние говорит о том, что микроконтроллер обнаружил, что подключённые к нему аккумуляторы не разряжены и включил режим разряда.
Установите движок резистора R104 в нижнее по схеме положение, что соответствует нулю вольт на входе 6 (Power Good) микроконтроллера. Жёлтый светодиод HL3 должен погаснуть. Это говорит о том, что микроконтроллер обнаружил снижение напряжения питания ниже допустимого уровня, и выключил режим разряда. Снова установите напряжение на входе 6 микроконтроллера на максимум. Через 1 — 5 секунд должен засветиться жёлтый светодиод HL3, что говорит о том, что возобновился режим разряда.
Подключите вольтметр к выводу 7 микроконтроллера. Резистором R102 начинайте уменьшать напряжение на входе 7 микроконтроллера. При напряжении около 0,5 вольт, жёлтый светодиод HL3 должен погаснуть, должен засветиться красный светодиод HL4, а зелёный HL1 должен начать вспыхивать с интервалом в 1 секунду. Это говорит о том, что микроконтроллер решил, что разрядил аккумуляторы до 1 вольта на элемент и включил режим заряда.
Выключите питание и отключите тестовую схему от зарядного устройства. Дальнейшую проверку удобно проводить на аккумуляторах, предварительно разряженных до напряжения 1 вольт на элемент, чтобы долго не ждать, пока они разрядятся.
Подключите амперметр, включённый на соответствующий предел измерений, чтобы можно измерить ток около 1А, последовательно с аккумуляторной батареей. Подключите источник питания (должен засветиться синий светодиод HL2) и установите аккумулятор в держатель. Убедитесь, что ток разряда имеет величину приблизительно 1А, а ток заряда равен 250 мА и не изменяется при изменении напряжения питания. Убедитесь, что переключение из режима разряда в режим заряда происходит при напряжении на аккумуляторной батарее равном 2 вольта (1 вольт на элемент). Это напряжение, при необходимости, можно изменить, подбирая резистор R5.
Проверьте, как устройство реагирует на отключение питания. После отключения и включения питания, устройство должно сохранять предыдущее состояние (разряд, заряд, заряд окончен), а таймер времени заряда не должен перезапускаться.

Подключаем источник питания. Должен засветиться синий светодиод. Устанавливаем аккумуляторы в держатель. Должен засветиться жёлтый светодиод или красный. Ждем не меньше 15 часов, пока красный светодиод погаснет, а зелёный перестанет мигать и будет светиться постоянно. Всё. Аккумуляторы заряжены.
Для начала нового цикла разряд/заряд, не выключая источника питания (синий светодиод должен светиться), необходимо вытащить аккумуляторы из держателя и установить следующую пару.
Если после установки аккумуляторов в держатель, не светится ни жёлтый ни красный, то может быть следующее:
1. Недостаточно напряжение в сети.
2. Аккумуляторы установлены неправильно.
3. Аккумуляторы сильно разряжены (до напряжения, меньшего, чем 0,5 вольта на элемент).
Свечение жёлтого светодиода говорит о том, что идет разряд. После разряда аккумуляторов до напряжения 1 вольт на элемент, режим разряда выключается и жёлтый светодиод гаснет. После этого включается режим заряда и начинает светиться красный светодиод. Зелёный светодиод начнёт вспыхивать с периодом в 1 секунду. По соотношению длительности свечения и паузы можно приблизительно оценить время, прошедшее с начала заряда. Через 15 часов заряд прекращается. Красный светодиод гаснет, а зелёный начинает светиться непрерывно, что говорит об окончании зарядки. Если аккумуляторная батарея разряжена до напряжения, меньшего, чем 1 вольт на элемент, то режим заряда включится сразу. Если батарея разряжена сильнее, чем 0,5 вольта на элемент или установлена в неправильной полярности, то ничего не включится и никакие индикаторы (кроме синего) светиться не будут.

Файлы:
Прошивка МК с исходником.

Вопросы, как обычно, складываем тут.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

www.radiokot.ru

Собираем по схеме автоматическое зарядное устройство ni-cd и ni-mh аккумуляторов

Никель-кадмиевые и Никель-металлогидридные аккумуляторы требуют зарядного устройства, которое автоматически отключается после завершения заряда. Порог устанавливается по возросшему напряжению аккумулятора. Такая схема электричества может быть реализована по-разному.

Импульсная схема с компаратором напряжения

Работу такой схемы можно представить так:

1. На аккумулятор поступает зарядный импульс низкого напряжения большой длительности, например 1 сек;
2. Источник тока импульса отключается от аккумулятора и подключается измеритель напряжения;
3. Измеритель напряжения определяет степень заряда и подключает источник импульса вновь, или отключает его в случае, если напряжение превысило заранее определенный уровень.

Лучше всего подобная схема реализована на специализированных микросхемах. Их выпускается большое число вариантов. Сборка ведется по спецификациям из даташитов. Преимущество такого решения — не требуется предварительная градуировка зарядного устройства, (точная установка уровней срабатывания напряжения). ЗУ на специализированной микросхеме работает сразу после сборки при отсутствии ошибок в монтаже.

Между тем, специализированные микросхемы не всегда есть возможность достать. Тогда есть вариант — собрать автоматическое зарядное устройство на транзисторах. При этом желательно наличие цифрового мультиметра, чтобы точно выставить порог отключения после полной зарядки.

Схема на транзисторах

Рассмотрим лучшую схему, предложенную Андреем Шарым. Схема обеспечивает щадящий режим заряда никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов. Транзисторы — любые с током коллектора не ниже чем на схеме. ОУ — тоже почти любой со схожими характеристиками К140УД. Трансформатор и диодный мостик – тоже любые на напряжение 6 – 12 вольт и ток 0,5 – 2 А. Дроссель — готовый. При наличии измерителя индуктивности может быть намотан самостоятельно.

Режим работы схемы — импульсный. Обеспечивается высокий КПД. Радиаторы транзисторов во многих случаях не требуются. Схема — низкочастотная, поэтому требования к монтажу минимальны.

Настройка схемы

1. Подобрать R5 и установить 4,9 вольт в точке указанной на схеме;
2. Подобрать R9 и установить образцовое напряжение 1,4 вольт на выходе;
3. Подключить разряженный аккумулятор/секцию аккумуляторов и установить ток на выходе 0,1 от емкости подбором R13.

После наладки устройство готово к работе.

eschemo.ru