Микроконтроллерное зарядное устройство
СХЕМЫ И КОНСТРУКЦИИ

Различные простые и полезные схемы радиолюбительских устройств - блок питания, усилитель, зарядное устройство, преобразователь, программатор, металлоискатель. Новые светодиодные схемы и конструкции на LED приборах. Теория и практика домашней радиоэлектроники.
 Мои схемы

Микроконтроллерное зарядное устройство

   Недавно собрал микроконтроллерное зарядное с таким принципом работы: сначала устройство разряжает аккумуляторы до 1 вольта. Далее в течение 15 часов заряд происходит током 0,1С, после чего аккумулятор автоматически отключается от зарядки. Если электроэнергия пропадёт или уменьшится напряжения в сети до уровня при котором нормальная работа зарядного устройства невозможна, ЗУ выключается, а прошедшее время заряда запоминается. Заряд продолжается дальше с того значения времени и до тех пор, пока не пройдут заданные 15 часов. 

Принципиальная схема зарядки

   В устройстве используется микроконтроллер ATtiny13. 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 схеме используется внутренний RC генератор микроконтроллера. 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. 

   Аккумуляторное напряжение 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. 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. 

   При подаче питания на микроконтроллер, происходит частичная инициализация внутренних устройств  AVR.  Затем проверяется, в норме ли напряжение питания. Если напряжение в норме, то завершается инициализация и считывается значение статуса из энергонезависимой памяти (EEPROM), чтобы узнать, было ли отключение питания. 

   Затем, 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. В момент включения питания батарея находится в зарядном устройстве, то работа продолжится в соответствии с тем состоянием, которое было записано в EEPROM . Если раньше шёл разряд, то продолжится разряд, а затем начнётся заряд. Если шёл заряд, то продолжится заряд, пока не пройдёт 15 часов, после чего ЗУ  будет выключен. Если на момент отключения питания заряд успел завершиться, то ЗУ  не включается, а будет светиться зелёный светодиод, сигнализирующий об окончании зарядки.  

   Но если же в момент включения питания аккумуляторы не  были установлены, то считается, что начинается  новый цикл разряд/заряд. Программа ждёт, когда будут установлены аккумуляторы. Когда будут установлены аккумуляторы, будет включена цепь разряда. При этом начинает светиться жёлтый светодиод. Разряд будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на аккумуляторах не упадёт до 1 вольта. После этого разрядная цепь отключается и включается ЗУ. Жёлтый светодиод гаснет и начинает светиться красный. Зелёный светодиод начинает вспыхивать. 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.

   Если во время заряда аккумуляторы были извлечены из зарядного устройства до окончания процесса заряда, то из-за работающего ЗУ, 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. Внешний вид и конструкция готового устройства показаны на рисунках ниже:

   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.  Это можно оценить по периоду on-off зелёного светодиода. Чем больше прошло времени - тем дольше горит диод.

   При подключении источника 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. 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.






Похожие схемы
Схема электронного табло
Зарядка на основе электронного трансформатора
Что такое туннельный диод
Высоковольтная поющая дуга
Микронаушник своими руками
Генератор высокого напряжения из электронного балласта


Поиск
Радиолюбителям - схемы электрошокеров, металлодетекторов, светодиодных мигалок и других конструкций.