У зв'язку з швидким розвитком портативних пристроїв сучасної побутової техніки, в даний час великого поширення набули Ni-Cd і Ni-NiMh акумуляторні батареї, термін служби яких значною мірою залежить від правильної експлуатації. У зв'язку з цим виникає необхідність в пристрої, який має можливість вимірювати основні технічні характеристики експлуатованих акумуляторів, такі як ємність і внутрішній опір, а так само забезпечувати акумуляторам оптимальний режим заряду.
Автором статті був придбаний фотоапарат Canon А710IS, який використовує в якості джерела живлення дві батарейки формату АА. Практично відразу з'ясувалося, що фотоапарат може нормально функціонувати тільки з дорогими алкалінових батарейками вартістю від 5грн. (0,7 $) З більш дешевими батарейками він або відмовлявся включатися, або робив лише кілька знімків, після чого вимикався. У зв'язку з цим, практично відразу, були придбані два акумулятора GP ємністю 2700мА / ч. З цими акумуляторами GP фотоапарат міг нормально функціонувати протягом близько місяця, при цьому можна було зробити знімків і відео приблизно на 2 Гб.
Через рік експлуатації кількість знімків, яке міг зробити фотоапарат після повної зарядки акумуляторів, початок катастрофічно зменшаться. Крім цього було помічено, що збільшився саморазряд акумуляторів.
Через півтора року експлуатації фотоапаратом стало практично неможливо користуватися - після повного заряду акумуляторів, можна було зробити не більше 20-30 знімків (або 6-7 хв. Відео), при цьому, якщо фотоапаратом не користувалися більше тижня, він, як правило, навіть не включався. І це при тому, що реальних циклів заряду було не більше 30, при указуваному ресурсі виробника до 1000 ...
Так як акумулятори заряджалися зарядним пристроєм китайського походження, і цикли заряду-розряду для запобігання сульфатации не проводилися, був зроблений висновок про те, що можливою виною передчасного виходу з ладу акумуляторів був неправильний зарядний режим і відсутність разрядно-зарядних тренувальних циклів.
При спробах відновлення акумуляторів методом розрядно-зарядних циклів з'ясувалося, що ємність акумуляторів становить трохи більше 1000мА / ч і відновленню вони не піддаються (перевірка ємності проводилася за допомогою розряду повністю заряджених акумуляторів на лампочку розжарювання, при цьому за часом світіння лампочки і струму споживання орієнтовно визначалася ємність). При цьому перевірка ємності 5-и літніх акумуляторів Energizer 2300мА / ч показала ємність близько 1400мА / ч, однак у фотоапараті вони показували результати приблизно аналогічні акумуляторам GP, з одним лише позитивною відмінністю - саморозряд був меншим - фотоапарат включався і через два тижні, проте міг зробити не більше 10 знімків.
Після всіх експериментів було вирішено придбати нові акумулятори, і зібрати зарядний пристрій, яке відповідало б наступним вимогам:
- було схемотехнически дуже простим і не містило дорогих компонентів;
- мало можливість прискореної зарядки акумуляторів і проведення тренувальних розрядно-зарядних циклів;
- при проведенні зарядки і розрядки підраховувалася спожита / віддана ємність в мА / год. з безпосереднім вимірюванням струму і в кінці заряду визначалося внутрішній опір акумулятора;
- закінчення зарядки визначалося за методом ΔU і був контроль температури акумулятора;
- була можливість контролю зарядного процесу на комп'ютері для його візуалізації, а так само оцінки прийняття рішення про припинення заряду;
Досить довго проводився пошук в інтернеті і різних журналах відповідної схеми, однак вони були або занадто неінформативними [1], або занадто складними [2], або не забезпечували необхідних технічних характеристик.
Зрештою, за основу зарядного пристрою (надалі ЗУ) була взята схема з [1], пристосована під зарядку двох однотипних Ni-Cd або Ni-Mg акумуляторів. Крім цього був доданий тризначний світлодіодний індикатор і написано нове програмне забезпечення. Схема зарядного пристрою приведена на рис.1.
Мал. 1
Особливість схеми - постійне вимірювання струму в процесі заряду-розряду, що знизило вимога до його стабільності і дозволило робити більш точний підрахунок ємності.
Для живлення пристрою потрібні два джерела живлення. Перший з них, підключений до Х2-Х4 повинен мати характеристику близьку до джерела струму, з напругою холостого ходу близько 4..6В, і струмом, відповідному бажаного току заряду.
Другий, підключений до Х3-Х4, повинен бути джерелом напруги, з напругою 6 ... 11В і струмом не менше 50мА для харчування безпосередньо схеми управління і індикації. Якщо напруга цього джерела буде не менше 8В, тоді замість дорогого стабілізатора з малим падінням напруги LM2940-5 (DA2) можна використовувати поширений стабілізатор L7805 (КРЕН5А).
На практиці було взято зарядний пристрій від невідомого телефону, на якому було написано DC 5.0V / 740mA. Насправді на холостому ходу воно видавало 7В, а струм заряду, при підключенні його до двох послідовно включеним акумуляторам, склав 580мА. Це зарядний пристрій (на схемі показано як ZU) було перероблено таким чином. Конденсатор 4,7uF 400V замінений на 10uF 400V, для безпеки доданий запобіжник 0,25А замість використовуваного для цих цілей резистора, на високовольтний транзистор 13003 в корпусі ТО-126 (як у вітчизняного КТ815) прикріплений невеликий радіатор, і, найголовніше, на трансформаторі була домотать додаткова обмотка з 15 витків дроту діаметром 0,18 мм (на схемі W2) послідовно з існуючою, після чого був допаян навісним монтажем діод VD10 типу 1N5819 і конденсатор С2 220 uF 25V. Необхідно, щоб під час намотування додаткової обмотки W2 напрямок намотування було таким же, як в уже існуючій W1 - напруга на обмотках повинно підсумовуватися. Діод VD10 і конденсатор С2 були приклеєні термоклеем прямо до трансформатора.
Вся переробка зайняла близько півтори години. В результаті навіть на початку заряду повністю виряджених нових акумуляторів напруга на контакті Х3 не опускалося нижче 7В, при цьому струм заряду становив 640мА. В кінці заряду струм знижувався до 560мА. Це дозволило заряджати повністю розряджені акумулятори 2700мА / ч за 5 годин. При необхідності збільшити струм заряду, слід застосувати більш потужний обратноходового імпульсний блок живлення, перероблений аналогічним чином, або в якості джерела струму (Х2-Х4) застосувати окремий блок живлення (більш переважно).
Схема управління побудована на поширеному мікроконтролері фірми Atmel - Atmega 8A. Контролер налаштований на внутрішній генератор з частотою 1 МГц. Висновки PC0 і PC1 контролера налаштовані як входу АЦП. Резистори R8, R6 і R7, R5 утворюють подільники для узгодження напруги на акумуляторах з внутрішнім опорним джерелом напруги АЦП контроллера- 2,56В. Завдяки делителям, максимальне вимірюється напруга склало 2,56 / 3 * (3 + 1,5) = 3,84В. Стабілітрони VD5, VD6 служать для обмеження напруги на входах на рівні 4,5 В, конденсатори С11, С12 - для фільтрації вимірюваного напруги.
Завдяки вимірюванню напруги до і після резистора R13, з'явилася можливість вимірювати струм заряду, і знизилося вимога до стабільності струму заряду. При підрахунку ємності пристрій кожну секунду вимірює струм заряду в мА і підсумовує його. На дисплеї відображається значення суми, розділене на 3600 тобто спожита (віддана) ємність в мА / год. Резистор R13 складається з трьох резисторів 1 Ом 0.25Вт з'єднаних паралельно.
У пристрої HL2 застосований тризначний світлодіодний індикатор із загальним катодом KOOHI E30361LC8W. При перевірці виявилося, що навіть при струмі 2 мА на сегмент, яскравість світіння була досить інтенсивною. Це дозволило обійтися без додаткових транзисторів, підключивши катоди безпосередньо до портів контролера, так як сумарний струм не перевищував дозволені даташіта 40мА на порт. Як виявилося пізніше, без діодів VD7,8,9 індикатор теж нормально працює. Можливе застосування будь-якого аналогічного індикатора. При недостатній інтенсивності світіння можливе зменшення гасять резисторів до 560Ом.
L1, C3, C4 служать для додаткової фільтрації харчування контролера. Роз'єм Х1 призначений для підключення зарядного пристрою до комп'ютера. Деталі R1, R2, R25, R26, VD1, VD2 служать для захисту контролера від неправильного підключення до зовнішнього пристрою (комп'ютера). Якщо таке підключення не планується, їх використання не обов'язково.
Кнопка SA1 служить для вибору режиму роботи ЗУ при його включенні. Світлодіод VD4 служить для додаткової індикації про поточний режим роботи ЗУ. Його наявність дозволяє користуватися ЗУ без індикатора HL2 (якщо немає необхідності в додатковій інформації про процес заряду). Порт РВ6 використовується програмно і як вхід, для опитування кнопки (коли світлодіод погашений), і як вихід - для індикації режиму роботи.
Датчик DS18B20 служить для вимірювання температури акумуляторів. Його необхідно розташовувати якомога ближче до акумуляторів. В авторському варіанті датчик був закріплений між акумуляторами безпосередньо в тримачі, півсферою до акумуляторів. При його відсутності пристрій теж працює, але відповідно, температура не відображається.
Елементи VT1, VT2, VT3, R11, R12, R9, R10 утворюють ключ зарядного струму. В якості транзистора VT1 можливе застосування будь-якого малопотужного npn транзистора (наприклад, КТ315Б), при цьому необхідно збільшити резистор R9 до 4,7Ком. VT2 може бути будь-яким аналогічним з коефіцієнтом передачі струму не менше 50.
VT4, R14, R15, R16 утворюють розрядний ключ. При включенні транзистора VT4 струм розряду акумулятора протікає через резистори R13, R16 і обмежується ними на рівні близько 410мА. Так як струм розряду протікає через резистор R13, є можливість вимірювати розрядний струм і підраховувати віддану акумулятором ємність, відпадає необхідність в розрядних джерелах струму. В якості транзистора VT4 можливе застосування складеного npn транзистора, наприклад КТ972, КТ827, при цьому необхідно збільшити опір R14 до 1,5кОм.
Роз'єм ХS1 призначений для внутрисхемного програмування контролера.
При частковому використанні SMD елементів розмір плати склав 69х50мм. Світлодіодний індикатор був закріплений безпосередньо в корпусі ЗУ термоклеем, і з'єднувався з платою за допомогою дротів МГТФ. Корпус для всього пристрою був узятий від блоку живлення приставки SEGA розміром 80х55х50мм. У корпусі був випиляний паз під утримувач акумуляторів, який був вклеєний термоклеем з внутрішньої сторони. Зовнішній вигляд плати показаний на фото 1, компоновка компонентів всередині корпусу на фото 2, зовнішній вигляд всього ЗУ на фото3.
фото 1
фото 2
фото 3
Для підключення схеми до комп'ютера необхідний адаптер (дата-кабель) зібраний на MAX232 або її аналогу. У автора схема була зібрана згідно рис.2. Висновок Тх адаптера необхідно з'єднати з висновком Rx пристрою, а Rx адаптера відповідно з Тх пристрою.
Мал. 2
При розробці програми для пристрою був використаний алгоритм, описаний в [3].
Алгоритм роботи зарядного пристрою складається з декількох фаз:
1. Визначення наявності акумулятора.
2. Вибір режиму роботи.
3. Розряд (якщо був обраний)
4. Перед-зарядка (pre-charge).
5. Швидка зарядка (fast charge).
6. дозарядженню (top-off charge).
7. Підтримує зарядка (maintenance charge).
У фазі визначення наявності акумулятора включається ключ подачі зарядного струму VT2, при цьому вимірюється напруга на затискачах власника. Якщо напруга вище 3,3 В, значить акумулятори відсутні. На індикаторі при цьому висвічуються прочерки "---". Зниження напруги нижче 3,3 В, розцінюється як поява акумуляторів, при цьому індикатор HL2 гасне, а світлодіод VD4 починає блимати з частотою п'ять разів на секунду.
Якщо протягом 25сек. кнопка SA1 і не натискати, пристрій «згадує» останній свій режим, що зберігається в еепрому, і починає його відпрацьовувати. Тобто якщо був збій в харчуванні, пристрій продовжить заряджати акумулятори, якщо останній режим був зарядка, або перейде в крапельний режим підзарядки, якщо зарядка була закінчена. Єдине «але» - інформація про ємності заряду (розряду) буде загублена, ЗУ почне підрахунок спочатку. Це запобігає повторний заряд повністю заряджених акумуляторів при пропажі напруги в мережі.
Якщо ж кнопка SA1 протягом перших 25сек. буде все ж натиснута, на індикаторі HL2 спочатку висвічується напруга акумуляторів (загальну напругу ділиться на два, тобто висвічується усереднене напруга на один акумулятор), потім почне блимати «ЗР1» - режим заряду без розрядного імпульсу. Якщо повторно натиснути кнопку висвітиться режим «ЗР2» - режим заряду з розрядним імпульсом. При наступному натисканні висвітиться «РАЗ» - режим розряду з подальшим зарядом в режимі «ЗР2». Далі - по колу, при цьому світлодіод VD4 блимає відповідно до обраного режиму (див. Далі). На вибір режиму дається 10сек. з моменту останнього натискання кнопки.
Якщо був обраний режим розряду, акумулятори спочатку розряджаються, до напруги менше 0,8 на один акумулятор. При цьому на індикаторі в циклі виводиться наступна інформація: «РАЗ» (режим), «U», «напруга на один акумулятор» (в вольтах), «А», «струм розряду» (в амперах), «АcH», « ємність розряду »(в ампер-годинах). Світлодіод VD4 при цьому мигає з частотою два рази на секунду. Якщо розряд триває понад дев'ять годин, висвічується «ErH» - помилка за часом. Після розряду, ЗУ завжди переходить в режим швидкого заряду «ЗР2».
Режиму швидкого заряду (і ЗР1 і ЗР2) завжди передує фаза предзарядкі. При цьому струм заряду подається на 300мс., Далі йде пауза 700мс. Тобто середній струм складає 30% від виміряного в момент подачі струму. При цьому на індикаторі виводиться наступна інформація: «НЗР» (режим початкового заряду), «U», «напруга на один акумулятор», «А», «ток в амперах» (середній струм), «t», «температура» ( в град. Цельсія). Останні два значення не виводяться, якщо датчик не підключений, або виміряна температура менше 1 ° С. Світлодіод VD4 при цьому мигає з частотою раз в дві секунди з короткими спалахами. Фаза предзарядкі триває не менше 1хв. Основна умова переходу до основного режиму заряду - підвищення напруги на акумуляторах більш 1В на один акумулятор. Якщо протягом 30 хв. не вдається «розгойдати» акумулятори, висвічується помилка «ErU» - помилка по напрузі.
Режими швидкої зарядки ЗР1 і ЗР2 відбуваються наступним чином. Чи включається зарядний струм. Раз в секунду зарядний струм вимикається і робиться невелика пауза 5мс. для стабілізації. Далі протягом 16мс. робиться поспіль шість вимірів напруги на акумуляторах, після чого напруга усереднюється. Якщо обраний режим ЗР1, то після замірів знову включається зарядний струм. Якщо обраний режим ЗР2, тоді після вимірів включається транзистор VT4, і через акумулятори протікає розрядний струм протягом 5мс., Після чого VT4 відключається, і знову включаються VT1, VT2, VT3 - знову починає протікати зарядний струм.
Як перевага методу ЗР1 називають краще вирівнювання концентрації активних речовин по всьому об'єму, меншу ймовірність утворення великих кристалічних утворень на електродах і їх пасивації. Додатковою перевагою цього методу є те, що вимірювання напруги відбувається без протікання зарядного струму, практично виключається вплив опору контактів і внутрішнього опору акумуляторів на точність вимірювання. Режим з розрядним імпульсом (ЗР2) називають FLEX negative pulse charging або Reflex Charging. Перевагою такого методу називають нижчу температуру акумулятора в процесі зарядки і здатність усувати великі кристалічні утворення на електродах (викликають ефект «пам'яті»).
В процесі заряду на індикатор HL2 виводиться в циклі наступна інформація: «ЗР1» (або «ЗР2», якщо режим ЗР2), «U», «напруга на один акумулятор», «А», «ток в амперах», «АcH» , «ємність заряду», «t», «температура», «dt», «прирощення температури». Останні чотири значення не відображаються, якщо температурний датчик DS18B20 відсутня. У режимі ЗР1 світлодіод VD4 моргає раз в секунду з рівними інтервалами паузи і засвічення. У режимі ЗР2 - теж раз в секунду але з довгою паузою і короткою засвіченням.
Через 15 хв. после качана процесса Швидкого заряду ЗУ запам'ятовує початкових температуру акумуляторів. Надалі, Пристрій показує параметр dt - Збільшення температури з качана заряду. Початкова температура запам'ятовується через 15 хв. для того, щоб Зменшити Вплив нагріву від блоку живлення, после включення его на повний струм заряду. Збільшення параметра dt до 15 ° С є одним з умов Закінчення заряду. Справа в тому, что в кінці заряду енергія, передана ЗУ перестає поглінатіся акумулятори, и практично Повністю переходити в теплову. Це віклікає Порушення теплового балансу, и температура начинает зростаті до Деяк нового значення, при Якій енергія прийнятя акумулятори від ЗУ не стану рівною відданої акумулятори в Навколишнє середовище. Енергія, віддана акумуляторами в навколишнє середовище, в першому наближенні залежить від геометрії акумуляторів (яка не змінювалася з початку заряду), і різниці температур акумуляторів і навколишнього середовища. Таким чином, для кожного струму заряду, буде своє, досить постійне значення приросту температури в кінці заряду. Саме приріст, а не яке-небудь конкретне значення температури. Експериментально було визначено, що для струму заряду 600мА і формату акумуляторів АА приріст температури в кінці заряду становить 11 ... 13 ° С. Так як цей метод використовувався автором як додатковий, значення приросту було вибрано з запасом - 15 ° С. На практиці закінчення заряду по dt відбувається досить рідко, як правило, у старих акумуляторів великої ємності.
Основним критерієм визначення закінчення зарядки є зниження або сталість напруги на 10-й хвилинному інтервалі, тобто dV £ 0. У пам'яті ЗУ організований масив з десяти осередків. ЗУ проводить кожну секунду завмер напруги і підсумовує його з попередніми значеннями. Раз в 60 сек. проводиться усереднення, тобто отримана сума ділиться на 60, потім масив зсувається, і в звільнилася клітинку записується отримане значення, при цьому лічильник суми обнуляється. Таким чином, завжди доступні значення напруг протягом останніх десяти хвилин, з хвилинним інтервалом. Після цього проводиться перевірка на dV £ 0, тобто всі попередні значення напруг повинні бути більше або дорівнювати останньому Ui³U10. Однак після випробувань пристрою довелося кілька доповнити умова. Справа в тому, що АЦП дискретне, і в цьому пристрої має 1024 сходинки, щодо опорного напруги, 2,56В. З урахуванням резистивних дільників крок сходинки становить близько 3,7мВ. Таким чином, якщо навіть напруга на акумуляторі не росте, але знаходиться на середині сходинки, АЦП видає «плаваюче» напруга на величину сходинки. За рахунок багаторазових усреднений (за хвилину усереднюється 360 вимірювань) реальне коливання напруги в масиві при постійній напрузі акумуляторів становило 2мВ. Це затягувало момент визначення закінчення зарядки, що часто призводило до закінчення зарядки за умовою перевищення температури dt. У зв'язку з цим, умова була дещо пом'якшено - з дев'яти перевірок умов, 5 повинні були точно дотримуватися умова Ui³U10, а чотири могли відхилятися від нього не більше ніж на 2мВ, тобто якщо Ui10, то (U10- Ui) £ 2мВ. Після цього зміни багаторазовий аналіз зарядних кривих показав стабільність спрацьовування ЗУ.
У процесі швидкої зарядки ЗР1 і ЗР2 можливі наступні аварії: при часу зарядки більш 9ч. - помилка за часом «ErH», при віддачі в акумулятор більш 3800мА / ч - помилка по ємності - ErA, якщо після детектування закінчення заряду напруга на двох акумуляторах менш 2,5 В - помилка по напрузі «ErU». У режимі помилки світлодіод VD4 блимає п'ять разів на секунду.
Після детектування закінчення зарядки (dV або dt), або якщо в процесі зарядки акумулятори нагрілися до критичної температури 50 ° С, ЗУ переходить в режим дозарядки. Цей режим триває 20хв. і служить для вирівнювання заряду акумуляторів в батареї. Якщо температура акумуляторів понад 40 ° С, струм дозарядки становить 5%, якщо менше 40 ° С - 20% від струму зарядного джерела. Величина струму дозарядки регулюється імпульсним методом, так само як і в режимі предзарядкі.
В процесі дозаряда на індикатор HL2 виводиться в циклі інформація аналогічна режиму основного заряду, тільки режим відображається як «dЗР», і не виводиться інформація перевищення температури «dt». Світлодіод VD4 при цьому мигає з частотою раз в дві секунди з довгими засвіченнями.
Після закінчення режиму дозаряда, ЗУ переходить в режим підтримує крапельного заряду 0,5% струмом. При цьому один раз, безпосередньо після закінчення дозаряда, проводиться орієнтовний розрахунок внутрішнього опору акумуляторів, на підставі виміру напруги акумуляторів без навантаження, а так само під навантаженням розрядним опором, по формулі Rвн = (Еедс * 5,97) / Uнаг-5,97 , де 5,97 - опір навантаження (0,33 + 5,1 + 0,54 (опір транзистора)). На індикатор виводиться наступна інформація: «ОК»; «DU» - якщо було спрацьовування за методом dV £ 0, або «dt» - якщо було спрацьовування по умові перевищення температури dt; «U»; «Напруга на один акумулятор в кінці заряду»; «Е-З»; «Ємність заряду»; «Е-Р» (якщо був режим розряду); «Ємність розряду» (якщо був режим розряду); «Rвн»; «Внутрішній опір в кінці заряду» (в Омах). Світлодіод VD4 при цьому постійно світиться. Процес заряду закінчено.
Для візуалізації процесу було створено програму в безкоштовній графічному середовищі програмування Hi-Asm (http://hiasm.com). На сайті автора середовища Hi-Asm і в інтернеті є досить велика кількість прикладів, автору цієї статті знадобилося всього чотири вечори для створення додатка ЗУ без будь-яких навичок програмування на мовах подібного рівня. Для запуску всього комплексу необхідно спочатку під'єднати кабель адаптера до ЗУ і COM1 порту комп'ютера, запустити додаток СHARGER.exe, після чого встановити акумулятори в ЗУ і подати харчування. Після індикації на дисплеї напруги, вибрати необхідний режим зарядки: ЗР1, ЗР2 або РАЗ за допомогою кнопки SA1. Після початку відповідного режиму необхідно натиснути кнопку «ЦИКЛ» в додатку CHARGER, в результаті почнуть будуватися графіки зміни температури і напруги акумуляторів в процесі заряду. Після натискання кнопки «ЦИКЛ» додаток раз в хвилину відправляє запит на ЗУ у вигляді коду 0x0F. У відповідь ЗУ відсилає пакет з восьми байт: чотири байти напруги акумуляторів в мВ (без коми), потім три байта температури (перші два цілі, потім десяті без коми), в кінці код CR (13). Всі дані відправляються в коді ACS ||. Коли процес заряду закінчено, ЗУ передає у всіх даних нулі, в результаті з'явиться вікно з написом «Заряд закінчено».
Для прикладу наведені графіки заряду акумуляторів GP 2700мА / ч (вік 1,5 років) - Рис. 3, DURACEL 2650мА / ч (нові) - Рис. 4., невідомого походження з написом 700мА / год від радіокерованої машинки (вік півроку) - Рис. 5.
На рис.3 наведено графіки заряду акумуляторів від фотоапарата, описаних на початку статті. Як бачимо акумулятори змогли віддати відразу після зарядки всього 1210мА / ч, ККД зарядного процесу склало всього близько 67%, у акумуляторів досить високий внутрішній опір - 0,52Ом (на два послідовно включених акумулятора). Зниження напруги в кінці швидкого заряду не було. Так як ККД процесу був низьким, температура росла досить інтенсивно протягом усього часу, хоча збільшення температури в кінці заряду все одно досить очевидно.
Мал. 3. GP 2700мА / ч (вік 1,5 років) Rвн = 0,52 Ом, Езар = 1,79А / ч, ЕрАЗ = 1,21А / ч
На рис. 4 наведені графіки заряду акумуляторів DURACEL придбаних натомість GP. Тут графіки як з підручника - явний пік напруги зі спадом в 5мВ. Температура в процесі заряду практично не збільшується, і має дуже виражений різкий ріст в кінці заряду, зі швидкістю зростання 0,3 ° С / хв. ККД процесу близько 90%, а опір акумуляторів 0,21Ом. Фотоапарат на одному заряді цих акумуляторів зміг відзняти 7Гб фото і відео протягом двох місяців інтенсивної експлуатації!
Мал. 4 DURACEL 2650мА / ч (нові) Rвн = 0,21Ом, Езар = 2,95А / ч, ЕрАЗ = 2,66А / ч
Ну і останні графіки на рис. 5 показують процес заряду акумуляторів невідомого китайського виробника. Радіокерована машинка, яка комплектувалася цими акумуляторами, через півроку практично перестала функціонувати - заряду акумуляторів вистачало на 1-2хв. Як бачимо, їх реальна ємність всього 110мА / год, замість обіцяних 700мА / год. За графіком напруги видно, що акумуляторами їх вже назвати важко ...
Мал. 5 Невідомі 700мА / год (вік вн = 0,27Ом, Езар = 0,23А / ч, ЕрАЗ = 0,11А / ч
Зарядний пристрій практично не вимагає налагодження. Можливо, буде необхідно підлаштувати подільники напруги, так як можлива досить велика похибка в зв'язку з розкидом номіналів. Для цього необхідно в ЗУ встановити заздалегідь заряджені акумулятори, і включити його в режим розряду. В цьому режимі підбором R6 або R8 відкалібрувати на дисплеї напруга акумуляторів, що відображається на індикаторі HL2 по еталонному вольтметру, підключеному безпосередньо до акумуляторів. Після цього включити послідовно з акумуляторами еталонний амперметр, і підбором R5 або R7 (теж в режимі розряду) відкалібрувати яку вказують струм. Другий спосіб - відкалібрувати поправочних коефіцієнтів всередині програми, як і де міняти - є в примітках исходника.
Прошивка мікроконтролера проводилася за допомогою звичайного LPT програматора, що складається з 4-х резисторів (в інтернеті знаходиться без особливих зусиль). Запрограмовані фьюз: CKSEL3 = CKSEL2 = CKSEL1 = SUT0 = 0 - галочки. Замість Atmega 8A можна застосувати Atmega 8.
При плануванні компонування елементів ЗУ всередині корпусу, необхідно максимально зменшити вплив нагріву акумуляторів від компонентів блоку живлення і плати!
При експлуатації ЗУ разом з акумуляторами DURACEL з'ясувався цікавий факт: якщо акумуляторами практично не користуватися більше півтора місяців, їх ємність після розряду-заряду виявляється всього 1700 ... 1800мАч, проте після одного-двох циклів розряду-заряду ємність відновлюється до 2600мАч. А ось старим акумуляторам GP і Energizer вже нічого не допомагало - з часом їх ємність неухильно знижувалася. Висновок напрошується сам - якщо не користуєтеся акумуляторами, то хоча б раз на місяць робіть їм тренувальні цикли.
Hex-коди прошивки контролера, вихідний проект на Сі (для CodeVisionAVR V2.04.4a ), Схема і розводка плати ( P-CAD 2006 ), Додаток СHARGER.exe, його исходник на Hi-Asm (v.4.03) додаються до статті.
література
- Дмитро Мосін. Розумна зарядка NiMh AA акумуляторів // www.radiokot.ru/circuit/power/charger/10/
- Абрамов С.М. Зарядний пристрій для пальчикових батарейок // Радіоаматор. - 2010. - №9. - С.36.
- Рідіка Л.І. Трохи про зарядку NiMH і NiCd акумуляторів // http://caxapa.ru/lib/charge_nimh.pdf
Завантажити архів (7 КБ)
Update 20.08.11: Завантажити (7 КБ) оновлену версію прошивки з можливістю заряду як один, так і два АКБ
Віталій Спориш ( CPU )
список радіоелементів
Позначення Тип Номінал Кількість Примітка Магазин Мій блокнот Малюнок 1. DA1 МК AVR 8-біт
ATmega8
1 Пошук в Utsource В блокнот DA2 Лінійний регулятор
LM2940-N
1 Пошук в Utsource В блокнот Датчик температури
DS18B20
1 Пошук в Utsource В блокнот VT1, VT4 MOSFET-транзистор
IRLL110
2 Пошук в Utsource В блокнот VT2 Біполярний транзистор
КТ814А
1 Пошук в Utsource В блокнот VT3 Біполярний транзистор
КТ3107А
1 Пошук в Utsource В блокнот VD1, VD2, VD5, VD6 Стабилитрон 4.5 В 4 Пошук в Utsource В блокнот VD3, VD10 Діод Шотткі
1N5819
2 Пошук в Utsource В блокнот VD4 Світлодіод Будь червоний 1 Пошук в Utsource В блокнот VD7-VD9 Діод
КД522А
3 Пошук в Utsource В блокнот С1, С6 електролітичним конденсатор 1000 мкФ 16 В 2 Пошук в Utsource В блокнот С2, С7 електролітичним конденсатор 220 мкФ 25 В 2 С7 можна на 16 В Пошук в Utsource В блокнот С3 електролітичним конденсатор 100 мкФ 1 Пошук в Utsource В блокнот С4, С5, С8-С12 Конденсатор 0.1 мкФ 7 Пошук в Utsource В блокнот R1, R2, R9, R14, R25, R26 Резистор
100 Ом
6 Пошук в Utsource В блокнот R3, R10, R15 Резистор
10 кОм
3 Пошук в Utsource В блокнот R4 Резистор
560 Ом
1 Пошук в Utsource В блокнот R5, R6 Резистор
3 кОм
2 Пошук в Utsource В блокнот R7, R8 Резистор
1.5 кОм
2 Пошук в Utsource В блокнот R11, R12, R17-R24 Резистор
1 кОм
10 Пошук в Utsource В блокнот R13 Резистор
0.33 Ом
1 + 1 Вт Пошук в Utsource В блокнот R16 Резистор
5.1 Ом
1 + 1 Вт Пошук в Utsource В блокнот R27 Резистор
330 Ом
1 Пошук в Utsource В блокнот R28 Резистор
4.7 кОм
1 Пошук в Utsource В блокнот HL2 Світлодіодний цифровий трьохрозрядний індикатор 1 З загальними катодом Пошук в Utsource В блокнот L1 Котушка індуктивності 33 мкГн 1 Пошук в Utsource В блокнот Х1 USB-роз'єм 1 Пошук в Utsource В блокнот SA1 Кнопка 1 Пошук в Utsource В блокнот Т1 Трансформатор 1 Від зарядного пристрою моб. телефону Пошук в Utsource В блокнот XS1 Роз'єм для підключення програматора 1 Пошук в Utsource В блокнот Х2-Х4, Х6, Х7 Роз'єм 5 Для підключення зарядного і акумулятора Пошук в Utsource В блокнот Малюнок 2. ІС RS-232 інтерфейсу
MAX232
1 Пошук в Utsource В блокнот С1-С4 електролітичним конденсатор 10 мкФ 4 Пошук в Utsource В блокнот С5 електролітичним конденсатор 1 мкФ 1 Пошук в Utsource В блокнот Роз'єм когось порту RS 232 1 Пошук в Utsource В блокнот Х1 USB-роз'єм 1 Пошук в Utsource В блокнот Додати все
Завантажити список елементів (PDF)
