Умное зарядное устройство – версия 5 « схемопедия
Опубликовано: 01.09.2018
Умное зарядное устройство версия 5 (УЗУ-5) для автомобильных аккумуляторных батарей (АБ) ёмкостью от 50 до 99 А*ч. Заряд осуществляется асинхронным апериодическим током: средний 5 А, импульсы (если они будут) ограничиваются 15 А, разряд 0,15 А. При тренировке разрядный ток 5 А. Напряжения заряда, разряда, поддержки вычисляются микроконтроллером в зависимости от температуры электролита (корпуса).
Зарядное устройство не требует никаких регулировок и присмотра, к сети УЗУ-5 само себя подключит только на период заряда. Умеет заряжать, поддерживать в заряженном состоянии сколь угодно долго, проводить тренировочный цикл и измерять емкость аккумулятора. Принципы заряда, дежурного режима, измерения емкости, тренировки и все защиты остались практически прежними, как в четвертой версии. Судя по комментариям и личной переписке около 30 человек уже собрали УЗУ-4 и пользуются им – это только те, у кого возникали вопросы. Кроме того, я изготовил и отправил Почтой России 9 плат индикации (А3) с комплектом прошитых микроконтроллеров. Обращались радиолюбители, которые пока еще не «дружат» с микроконтроллерами, но хотят и могут собрать это устройство. Вещь получилась хорошая,а конкретная ёмкость АБ лучше любого аккумуляторщика оценит его состояние и укажет дальнейшую судьбу.
Еще при отладке, а затем и в процессе эксплуатации появились мысли об улучшении и устранении некоторых недостатков УЗУ-4, а именно:
Если АБ имеет замыкание банки или совсем осыпались пластины УЗУ все равно будет его заряжать и пытаться «впихнуть» в него заряд. В итоге выкипает электролит, да еще и газы опасные выделяются. Решение : через 30 минут после включения проверяются симптомы замыкания банки, через 60 минут (или при достижении номинального напряжения) на индикаторе появится надпись « ПРОВ » и включится лампа разряда на 30 секунд – это проверка АБ на способность накапливать заряд. Если АБ не пройдет проверки, УЗУ отключится от заряда, напишет –АБ- и перейдет в экономный режим, периодически (раз в минуту) показывая напряжение и надпись –АБ- . Плохое реагирование на кнопку переключения режимов. Решение : в УЗУ-5 кнопка предназначена только для установки тренировочного цикла. При нажатии моргнет светодиод «тренировка» – это значит, что УЗУ Вас поняло и после корректного завершения неотложных задач включит разряд. Трансформатор включается и выключается механическим реле – хоть какая-то искра но проскакивает. Решение : бесконтактный выключатель на симисторе. «Нежный» датчик температуры – один автолюбитель умудрился его растоптать. Решение : заключение термодатчика в медную (латунную, нержавеющую и т.п.) трубку или приобретение готового «водонепроницаемого» датчика. При заряде дефектной АБ или малой емкости в какой-то период резко возрастает температура корпуса. Решение : в режиме заряда начиная со второго часа проверяется изменение температуры каждые 6 минут. Если рост составит более 2˚С УЗУ отключится, а на индикатор выведет « ⁰⁰⁰⁰ ». Для установки напряжения и тока при тестировании нужно подбирать резисторы. Решение : применены многооборотные подстроечные резисторы. Соединение плат припаянными проводами неудобно при наладке, поиске и устранении ошибок монтажа или неисправностей. Разъёмы конечно снижают надежность, но очень удобно. Решение : модуль А3 полностью на разъёмах. Нет индикации наличия сети. Были случаи неисправности в проводе, вилке, забывали вставить вилку в розетку. Решение : введен светодиод для индикации сетевого напряжения.Схема получилась вот такая.
Стабилизатор напряжения LM2575Т-5.0 – экономный и более надежный.
Печатные платы выглядят так.
Да, я собрал его в апреле прошлого года. И с того времени “издеваюсь” над ним, самым длительным оказался процесс обучения распознавания АБ с замкнутой банкой или совсем изношенных, не способных накапливать заряд. Сложно предусмотреть абсолютно все варианты состояния аккумулятора и учесть их в программе, но всё что я мог придумать – реализовал.
Сообщения при самодиагностике и перегреве остались прежними:
Т1 0 – не годен силовой транзистор Т1 или цепи его управления;
А-А- – температура внутри УЗУ более 70 градусов. После устранения – возвращается в тот режим, из которого он попал сюда.
АВАР – нет сети, не включается трансформатор или он не годен, не годен диодный мост или ток заряда менее 0,15 А.
Размещено все в подходящем корпусе.
Термодатчик теперь выглядит так.
Наладка
Не устанавливая микроконтроллер в панельку проверяется:
Неправильное подключение аккумулятора – звуковой сигнал бузера и свечение ламп La1 и La2. При правильном подключении и включении выключателя S2 проверяется наличие напряжения 5 вольт на 20 ножке панельки микроконтроллера, а на 3 ножке не более 4 вольт (регулируется (R8). При подключении сетевой вилки зажигается светодиод «сеть».Выключить S2, подключить вольтметр и амперметр и вставить микроконтроллер с тестовой прошивкой zar5test.
Переход на следующий пункт осуществляется кнопкой S1.
После включения: температура, напряжение, самодиагностика: ( при неисправностях может появиться Т1 0 или АВАР ). Проверка цепей индикации и самого индикатора: 80.00, 8.00, 0.80, 0.08 … Проверка светодиодов (кроме заряда): дозаряд, разряд, дежурю, тренировка, тренировка, дежурю, разряд, дозаряд … « НАПР », напряжение АБ и светодиод «дежурю». « ЗАР », включается заряд, светодиод «заряд» горит постоянно, светодиод «дозаряд» загорается периодически, ток заряда… « РАЗР », включается «разряд», ток разряда, светодиод «разряд». Проверяется работа термодатчика, индицируется температура. Расположить рядом R16 и DS18B20 и нагревать их феном (над паяльником, над утюгом). При температуре около 70 ˚С включится режим перегрева А-А-. Изменить можно подбором R15.Подстроечными резисторами привести в соответствие показания УЗУ к показаниям приборов в пунктах 3, 4, 5. Чем точнее выставите эти параметры, тем точнее будет считаться емкость, качественнее заряжаться АБ, безопаснее будет работать всё устройство.
На видео ниже работа тестовой программы, но подстроечники я там не кручу – выставил все раньше.
Выключаем, вставляем микроконтроллер с прошивкой zar5.1 (или записываем в тестовый МК эту прошивку) и пользуемся.
На видео “работа” весь тренировочный цикл.
Через пару лет, а точнее после 12 включений режима «тренировка» нужно перепрошить МК. Без этого УЗУ сохранит все параметры зарядного устройства, но тренировка включаться не будет.
Для зарядного УЗУ-4 год назад я создал файл zar4.2 в котором можно снять ограничения. Пять радиолюбителей уже воспользовались им. Ссылки на видео о том, как это делается, можно найти в комментариях к статье о УЗУ-4 или http://mimik.esy.es/zar.html . Для УЗУ-5 уже тоже есть такой файл zar5.2, но он в PIC16F876А (в 873 пока не вмещается) и проходит всесторонние испытания. Надеюсь, что в течение месяца он будет готов.
Прошивки, печатные платы и видео прилагаются.
14 марта 2017 года в схему внесены изменения, а именно вывод № 4 МОС 3062 подключается к управляющему электроду симистора. Ошибка закралась в схему при подготовке к печати. На печатной плате ничего менять не нужно – там все верно.
Список радиоэлементов
| МК PIC 8-бит |
PIC16F873 |
1 | A |
| Кодер, декодер |
SN74LS138 |
1 | К555ИД7 |
| Операционный усилитель |
LM358-N |
2 | |
| Оптопара |
MOC3062M |
1 | |
| DC/DC импульсный конвертер |
LM2575 |
1 | 5. |
| Датчик температуры |
DS18B20 |
1 | |
| цифровой индикатор | FYQ-3641AS21 | 1 | |
| MOSFET-транзистор |
IRF4905 |
1 | |
| MOSFET-транзистор |
IRF730 |
2 | |
| MOSFET-транзистор |
IRFZ46N |
1 | |
| Биполярный транзистор |
КТ3102 |
2 | |
| Диодный мост | GBU25M | 1 | |
| Симистор | ВТВ16 | 1 | |
| Выпрямительный диод |
1N4148 |
3 | |
| Стабилитрон |
BZX55C5V1 |
1 | |
| Диод Шоттки |
1N5818 |
1 | |
| Выпрямительный диод |
1N4007 |
1 | |
| Светодиод | любые | 6 | |
| Трансформатор | 80 ВА 220/17 | 1 | |
| дроссель | 330мкГн 0.5А | 1 | |
| звуковой излучатель с генератором | KPX-G1212B | 1 | 12v |
| кварц | 4 МГц | 1 | |
| кнопка | без фиксации | 1 | |
| выключатель | 1 | ||
| лампа | 12В 0.15А | 1 | |
| лампа | 12В 5А | 1 | |
| вентилятор | 12В | 1 | |
| предохранитель | 1 А | 1 | |
| Конденсатор | 0.1мкФ 630в | 1 | |
| Конденсатор | 0.01мкФ 630в | 1 | |
| Конденсатор | 100 нФ | 5 | |
| Конденсатор | 20 пФ | 2 | |
| Электролитический конденсатор | 100мкФ 35в | 1 | |
| Электролитический конденсатор | 2200мкФ 35в | 1 | |
| Электролитический конденсатор | 330мкФ 16в | 1 | |
| Конденсатор | 100n | 3 | |
| Конденсатор | 1 мкФ | 1 | |
| Резистор |
2 кОм |
1 | |
| Резистор |
430 кОм |
1 | |
| Резистор |
36 Ом 0.5Вт |
1 | |
| Резистор |
1 кОм |
4 | |
| Резистор |
10 кОм |
1 | |
| Резистор |
430 Ом 0.5 Вт |
2 | |
| Подстроечный резистор | 3.3 кОм | 1 | |
| Резистор |
5.6 кОм |
1 | |
| Резистор |
390 Ом |
1 | |
| Резистор |
2.7 кОм |
4 | |
| Резистор |
4.7 кОм |
1 | |
| Резистор |
4.3 кОм |
1 | |
| терморезистор | 10 кОм | 1 | |
| Резистор |
100 кОм |
4 | |
| Резистор |
2.7 кОм |
1 | |
| Подстроечный резистор | 15 кОм | 2 | |
| Резистор |
330 Ом |
8 | |
| Резистор |
300 Ом |
4 | |
| Резистор |
0.02 Ом 5 Вт |
2 | |
| Резистор |
5.1 кОм |
1 | |
| Резистор |
1 кОм |
1 |
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
http://cxem.net/avto/electronics/4-168.php