Інтелектуальний зарядний пристрій. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Інтелектуальний зарядний пристрій

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Зарядні пристрої, акумулятори, гальванічні елементи

Коментарі до статті

Для живлення сучасної апаратури, що носиться, широко використовують Ni-Cd акумулятори. Для їхньої зарядки випускається безліч пристроїв, збирають подібні прилади та радіоаматори. Однак більшість промислових та аматорських конструкцій розраховані на просте заряджання акумуляторів. Нерідко вони не здатні зарядити їх повністю через властивий Ni-Cd елементи недоліку - так званого "ефекту пам'яті". Полягає він у цьому, що й зарядити неповністю розряджений акумулятор, він віддасть енергію лише до рівня, з якого почалася зарядка. Для того щоб цей ефект не проявлявся, акумулятор необхідно повністю розрядити (приблизно до 1 В), а потім зарядити до напруги близько 1,4 В. Мікроконтролерний пристрій, що описується нижче, автоматично вирішує це завдання. Акумулятор, що не повністю віддав свою ємність, спочатку повністю розряджає, потім заряджає до заданого рівня, перевіряє його здатність нормально працювати, після чого відключає від пристрою.

Пропонований пристрій призначений для одночасної незалежної зарядки чотирьох Ni-Cd акумуляторів ємністю 600, 800 і 1200 мАг, але може бути використаний і для заряджання інших типів акумуляторів. Можливість зміни алгоритму роботи пристрою програмним шляхом забезпечує необхідну гнучкість та легкість роботи з ним.

Принципова схема зарядного пристрою зображено на рис.1. Функціонально воно складається з блоку управління та чотирьох однакових за схемою зарядно-розрядних осередків.

(Натисніть для збільшення)

Блок управління містить МК DD1, комутатор DD2, компаратор DA1, формувач зразкових напруг (VT13, VT14), вузол звукової сигналізації несправності акумулятора (VT15) та буфер DD3. МК управляє роботою пристрою загалом, забезпечуючи незалежну роботу всіх чотирьох зарядних вузлів. Перемикання напруги, що надходять з акумуляторів на неінвертуючий вхід компаратора DA1, здійснюється комутатором DD2. Зразкова напруга формується в залежності від коду, що визначається сигналами Е0 і Е1, що задаються мікроконтролером. Буфер DD3 забезпечує розв'язку порту Р1 мікроконтролера від зарядно-розрядних осередків.

Кожна така комірка складається зі стабілізатора струму DA2 (тут і далі вказані позиційні позначення елементів комірки А1), токозадаючих резисторів R3 - R5, транзисторних ключів (VT1 - VT3), комутують стану вузла (зарядка-розрядка-контроль) і світло світіння) та HL1 (зеленого), що індикують стан вузла (червоний – зарядка, зелений – розрядка). Вимикачі SA2 і SA1 дозволяють встановити необхідний зарядний струм (в даному випадку 2, 60 або 80 мА).

Розглянемо роботу пристрою докладніше. При включенні живлення програма аналізує стан акумулятора G1, по черзі порівнюючи напругу на ньому (сигнал К1) із зразковою напругою, що видається формувачем на транзисторах VT13, VT14. Якщо напруга на акумуляторі менше 0,7, вона "робить висновок", що комірка порожня, і переходить до аналізу стану наступної. Якщо ж напруга на акумуляторі більше 1 (звичайний випадок), МК DD1 видає (через буфер DD3) сигнали R1=1, Z1=1. При цьому запалюється світлодіод HL2 та відкриваються транзистори VT1, VT3. Перший блокує канал зарядки (DA2, R3-R5, VT2), а другий підключає паралельно акумулятору резистор R9. Розпочинається процес розрядки.

У режимах розряджання та заряджання напруга на акумуляторах вимірюється один раз на 4 с. Цикл вимірювання (сигнал Z1=1, R1=0) дорівнює приблизно 1 с, тобто час обслуговування одного акумулятора разом із затримкою становить 1 с. У цей час відбувається вимірювання напруги на акумуляторі, і в залежності від його значення мікроконтролер приймає рішення, продовжувати розряджання (заряджання) акумулятора або вимкнути його (якщо завершена зарядка). Це видно по світінню світлодіодів. Періодичне запалювання зеленого світлодіода (HL2) свідчить про те, що акумулятор цієї комірки знаходиться в режимі розрядки, а червоного (HL1) - в режимі заряджання.

Але повернемось до режиму розрядки. Сигнал К1 (напруга на акумуляторі, що розряджається) через комутатор DD2 надходить на неінвертуючий вхід компаратора DA1, де порівнюється зі зразковою напругою (близько 1 В), що надходить на інвертуючий вхід з формувача на транзисторах VT13 і VT14 (перший закритий) . У момент досягнення заданого значення напруги компаратор видає сигнал про завершення процесу розрядки і МК переводить пристрій режим зарядки (сигнали R1 і Z1 приймають значення лог. 0). При цьому загоряється світлодіод HL1, транзистори закриваються VT1, VT3, a VT2 відкривається.

У процесі макетування пристрою та перевірки його в роботі з акумуляторами різної ємності та різних фірм було встановлено, що максимальному заряду акумулятора відповідає зразкова напруга, що дорівнює приблизно 1,45 В (з урахуванням втрат у вимірювальних ланцюгах). При необхідності його можна змінити в той чи інший бік підстроювальним резистором R44.

При досягненні напруги на акумуляторі G1 приблизно 1,45 В заряджання припиняється. Потім на деякий час (приблизно 8 ... 10 с) осередок перемикається в режим розрядки (загоряється світлодіод HL2) з контролем напруги на акумуляторі. Якщо воно за цей час суттєво не змінилося, зарядка закінчується (не світяться обидва світлодіоди). Якщо ж напруга різко впала (до 1... 1,1 В), що свідчить про несправність акумулятора, видається звуковий сигнал, а світлодіод HL2 починає блимати.

У пристрої передбачено режим примусової зарядки. Його використовують у тому випадку, коли акумулятор розряджено до напруги менше 1 В або його необхідно терміново підзарядити (минаючи процес розрядки до 1 В). Увімкнення на примусову зарядку здійснюється кнопкою SB1 (її утримують у натиснутому положенні до запалювання світлодіода HL1).

Вибір зарядних струмів, рівних 0,1 ємності акумулятора здійснюється вимикачами SA1 і SA2 шляхом шунтування резистора R4 резисторами R3 і R5. У положеннях вимикачів, показаних на схемі, зарядний струм визначається опором резистора R4 дорівнює 60 мА. Замикання контактів вимикача SA1 призводить до збільшення зарядного струму до 80 мА, а обох (SA1 та SA2) - до 110...120 мА. Максимальний вихідний струм стабілізаторів напруги 78L05 дорівнює 100 мА, проте в режимі стабілізатора струму він пропускає і 120 мА при відносно невеликому нагріванні (у крайньому випадку на нього можна надіти невеликий тепловідведення).

Деталі зарядного пристрою монтують на друкованій платі із двосторонньо фольгованого склотекстоліту (рис. 2).

Інтелектуальний зарядний пристрій

Плата розрахована на застосування постійних резисторів МЛТ, підстроювальних СПЗ-19а, конденсаторів К50-35 (С1, С4), КД-1 (С2, C3) та КМ (інші), двоштиркової секції від вилки PLS-40 (ХР1), кнопки В38 або В32 (SB1), мініатюрних двигунів вимикачів ВДМЗ-2В (SA1-SA8). У частотозадающей ланцюга вбудованого генератора МК застосований кварцовий резонатор на частоту 3,58 МГц, але допустимо використання будь-якого іншого з частотою від 3 до 8 МГц (у разі у програмі доведеться змінити деякі константи). Як звуковипромінювач BF1 можна використовувати телефони типу ТМ-2В або п'єзовипромінювач ЗП-31. Для підключення МК DD1 використовують 20контактну панель.

Коди "прошивки" ПЗУ МК наведено у таблиці.

(Натисніть для збільшення)

Вихідний текст програми

Більшість резисторів встановлюють перпендикулярно до плати. В отвори, помічені на нижньому (по рис. 2) кресленні чотирма точками, вставляють дротяні перемички, що з'єднують друковані провідники на різних сторонах плати.

Налагодження пристрою зводиться до встановлення зразкових напруг та необхідних значень зарядного та розрядного струмів. Зразкова напруга (див. таблицю в лівій нижній частині рис. 1) встановлюють підстроювальними резисторами R42, R43, R44 і підбором резистора R41. Роблять це без МК, тимчасово видаливши його з панелі. У її гнізда 2 і 3 вставляють (або припаюють до відповідних контактних майданчиків плати) два провідники і приєднують їх через резистори опором 10 кОм до джерела напруги +5 В. Потім подають живлення на плату і з'єднуючи названі контакти панелі в різних комбінаціях із загальним дротом (коди 00, 01, 10, 11), за допомогою підстроєних резисторів встановлюють зазначені на схемі напруги в точці К (висновок 4 мікросхеми DA1; Е0 - старший біт, Е1 - молодший).

Необхідні зарядні струми встановлюють підбором резисторів R3 – R5. Для цього в будь-яку комірку встановлюють розряджений до 1 В акумулятор, вставляють між його позитивним висновком і відповідним контактом смужку двосторонньо фольгованого склотекстоліту (або гетинаксу) з припаяними до фольги відрізками монтажного проводу і підключають до вільних кінців останніх 150 мА. Резистор R300 тимчасово замінюють підстроєним резистором опором 4...270 Ом (краще багатооборотним дротяним) і, включивши кнопкою SB330 режим примусової зарядки, підбирають такий опір введеної в ланцюг частини резистора, для якого зарядний струм дорівнює 1О м6 год). Потім впаюють замість нього постійний резистор близького опору, замінюють підстроювальним резистор R600 і, замкнувши контакти вимикача SA3, домагаються збільшення струму до 1 мА (для акумуляторів ємністю 80 мА-год). Нарешті, при замкнутих контактах обох вимикачів SA800 і SA1 підбирають опір резистора R2, що відповідає зарядному струму 5 мА (для акумуляторів ємністю 120 мАч). Аналогічно підбирають резистори зарядних ланцюгів та інших трьох осередків.

Розрядний струм (близько 60 мА при напрузі акумулятора 1,2) встановлюють підбором резистора R9. Для прискорення розрядки акумуляторів ємністю 800 і 1200 мАч (у першому випадку струмом 80, а в другому - 120 мА) в колекторний ланцюг транзистора VT3 можна ввести ще два резистора, що приєднуються паралельно SA9, SA1 зміни у разі необхідно внести й у розрядні ланцюга інших осередків).

На закінчення слід зазначити, що описаний пристрій здатний заряджати акумулятори та більшої ємності. Для цього необхідно замінити DA2-DA5 стабілізаторами на більший струм (300...400 мА), а ключові транзистори - потужнішими.

Автори: М.Деменєв, І.Корольова

Дивіться інші статті розділу Зарядні пристрої, акумулятори, гальванічні елементи.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Алмазний діод 22.05.2006

Британські вчені зробили транзистор із аморфного вуглецю.

Напівпровідники на основі аморфної речовини, наприклад, аморфного кремнію, обіцяють зробити чергову революцію в електроніці: за їх допомогою вдасться робити дешеві плоскі монітори величезного розміру. Адже таку мікросхему не потрібно розміщувати на шматочку монокристалу, отже, її розмір практично необмежений. На жаль, електрони занадто повільно переміщаються по сітці невпорядкованих атомів, і необхідні для хороших дисплеїв швидкості в гігагерці їм не під силу.

Однак, як і належить, до заповітної мети, крім прямого шляху, веде і манівець. Він називається "резонансний тунельний діод". Така мікросхема складається з шарів товщиною нанометри, в яких починають відігравати важливу роль квантові явища. Наприклад, електрони можуть рухатися між шарами внаслідок тунельного ефекту. У тришаровій структурі такими переміщеннями можна керувати, змінюючи склад і товщину шарів та отримувати області з негативним опором.

Цей ефект неодноразово спостерігали в кристалічних мікросхемах на основі арсеніду галію, а фізики із Суррейського університету (Великобританія) під керівництвом професора Раві Сільви зуміли досягти його на аморфній структурі. У своїх дослідах вони використовували не кремній, а алмазоподібну плівку вуглецю. Ще недавно цей матеріал був екзотикою, зараз у багатьох лабораторіях вчені навчилися з ним працювати.

Більш того, алмазоподібні покриття вдається наносити за кімнатної температури на гнучкі та дешеві пластикові підкладки. Самі по собі шари такого покриття відрізняються хімічною та механічною стійкістю.

Інші цікаві новини:

▪ Смартфон Smartisan T2

▪ Комп'ютер напише будь-яку курсову

▪ Новий спосіб виявлення коралових рифів

▪ Бактерії для космічної гірничодобувної галузі

▪ Нові дані про атмосферу Сонця

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Побутові електроприлади. Добірка статей

▪ стаття Жан Петі-Сан. Знамениті афоризми

▪ стаття Чому в Індії та Китаї заборонено впізнавати стать дитини під час вагітності? Детальна відповідь

▪ стаття Медсестра про передвиїзні медичні огляди водіїв. Типова інструкція з охорони праці