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

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание IC DC OP1, OP2 DA VR1 Q 7seg1 T1 T2, T4 T3 VT1, VT2 VDS1 VD1 D1, D2, D6 D3 D4 D5 Led1 – Led6 Tr1 L1 Ls1 Cr1 S1 S2 La1 La2 М1 F1 С1 С2 С3,6,7,10,11 С4,5 С8 С9 С12 С13,14,16 С15 R1 R2 R3 R4,18,23,40 R5 R6,7 R8 R9 R10 R11,12,14,17 R13 R15 R16 R19,20,32,39 R21 R22,38 R24 – R31 R33 – R36 R37,43 R41 R42
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

rss