Наша сеть партнеров Banwar
Мій тато знову став жертвою китайської електронної промисловості. На цей раз у нього загинув світлодіодний ліхтар. Просто тихо і мирно в одного прекрасного дня не включився. Фото взято з інтернету а не з мого конкретного екземпляра, але сенс від цього не страждає:
Розтин показав що ми маємо справу з черговим "шедевром" китайської інженерної думки. Все гранично просто до убогості. Плівковий конденсатор в розрив проводу 220в, діодний міст і резистор 0.25Вт. Чудове зарядний пристрій, наслідки застосування якого для акумулятора цілком очевидні.
Так видно було і тут. Акумулятор хоч і мав залишається близько 4.5в на клемах, але внутрішній опір збільшив настільки, що навіть світлодіод не світиться. З акумулятором проблем не виникло, особливо з огляду на мій основний рід діяльності - комп'ютерні залізяки. Підійшов кислотний (гелевий) герметичний 6в 4 А.Ч. від дрібних ДБЖ - такі ще на китайських мопедах трапляються.
Ну ми, радіоаматори, природно люди не те щоб жадібні, просто рука якось не піднялася викидати такий шикарний корпус з вже готовою оптикою. Тим більше що акумулятор то знайшовся ... Було вирішено зробити саморобний джерело живлення з контролером заряду. Справа в загальному то нехитре для пари ОУ або компаратора і ключа на транзисторі, та ось тільки заряджати хотілося по-перше правильно - імпульсним струмом, по-друге хотілося ще мати якийсь індикатор як зарядки, так і розрядки батареї. А це вже на трьох деталях зібрати не вийде. Тому інженерна думка знову повернулася до мікроконтролеру. І смішно вже - куди НЕ плюнь - всюди мікроконтролери. Але з іншого боку важливий результат. Адже якщо відкинути власне джерело живлення - схема виходить вельми простенька і зручна. Власне схема:
Сірим кольором виділені нутрощі ліхтаря. LED 1 має на увазі в моєму випадку модуль з восьми світлодіодів. Що стосується джерела живлення мені складно що-небудь додати. Класична схема ДБЖ топології flyback c застосування мікросхеми ШІМ FSDM311. Тут ви вільні використовувати все що завгодно, важливо знати що для зарядки подібного акумулятора блок живлення повинен забезпечувати напругу 10 ... 11в і струм до 0.5А Микроконтроллер виконує дві функції - власне зарядного пристрою з контролем напруги на акумуляторі через порт АЦП PB4 (3-тя ніжка ) і виходом керуючим ключем на транзисторах T1 T2 - PB0 (5-я ніжка). Також значення напруги отримане з PB4 використовується для відображення стану акумулятора та режиму роботи через двоколірний світлодіод (6-7 ніжки МК). Режим роботи визначається станом порту PB3 (2-я ніжка) - логічна "1" відповідає наявності основного харчування і сигналізує МК про те що акумулятор в разі потреби можна заряджати. Це відповідає зеленому кольору світлодіода. Коли ж зовнішнє джерело відключений, включений ліхтар замиканням перемикачем S1 контролер живиться через ланцюжок D6 R8 D7 і на вході PB3 буде логічний "0". У цьому трапляється констатується факт розрядки акумулятора і світлодіод відображає дані червоним кольором, тобто є індикатором розряду акумулятора.
Алгоритм роботи такий. При включенні пристрій переходить в режим зарядки. Зарядка відбувається імпульсним струмом (меандр) з частотою близько 130гц. Це корисно для акумуляторів. Акумулятор заряджається до напруги 7.3 вольта і зарядка припиняється. За фактом закінчення зарядки безперервно спалахує зелений світлодіод. Зупинка зарядки відбувається із затримкою в кілька секунд, щоб уникнути випадкового збою в вимірах АЦП. Далі відбувається процес природного саморозряду і розряду через дільник АЦП. Струм дуже маленький, не набагато більше саморазряда. Після досягнення напруги 6в запускається процес зарядки. Тут хотів би відзначити дві деталі: після досягнення заряду і повільному саморозряд до встановленого рівня світлодіод залишається горіти зеленим незважаючи на дедалі менші вольти. Так я порахував більш логічним. Чи не моргати же зеленим світлодіодом коли процес зарядки насправді не йде? І друге: повторне включення-виключення від мережі запустить зарядку навіть при значенні 6.2в. Так теж логічніше. Приблизний струм заряду вибирається опором резистора R9. Струм на початку і кінці заряду буде звичайно трохи різний, але не грандіозно. Також тому що струм заряду носить імпульсний характер в його стабілізації я не бачу ніякого сенсу. Як ви вже зрозуміли стан роботи відображається різними кольорами. Ступінь зарядки акумулятора відображають різні "моргання" світлодіодів. Їх значення можна подивитися в таблиці нижче:
світлодіод
Червоний (розрядка)
Зелений (зарядка)
постійно світиться
повністю розряджений
Проте 5.1в
заряджений - зарядка відключена
більше 7.3В
швидко моргає
сильно розряджений
Проте 5.6в
заряджається - майже заряджений
більш 6.5в
повільно моргає
помірно розряджений
Проте 6в
заряджається - основна стадія
більш 5.8в
переривчасто моргає
достатньо заряджений
більше 6в
заряджається - початкова стадія
Проте 5.8в
Також є ще два порога для "аварійного" режиму - мінімальний і максимальний - 1в та 9в відповідно. Наявність такого напруження говорить про вийшов з ладу або відсутньому акумуляторі і / або транзисторі T1. Такий режим відображається швидким миготінням різних кольорів. Для особливо уїдливих додам, що в режимі заряду вимірювання АЦП відбуваються в момент закритого ключа T1T2.
У мене все зібрано на одній платі 86x70мм. Для тих кого зацікавить конструкція в повному обсязі внизу знайдете і друковану плату. Налагодження полягає в перевірці і в разі необхідності підгонці резисторів подільника R13 R17. Для цього відключають акумулятор і ключ T1, замість акумулятора підключають регульований блок живлення з напругою рівним напрузі закінчення заряду (7.3вольта в даному випадку). Далі замість R13 впаивают змінний резистор номіналом відсотків на 20-50 більше розрахункового і починають зменшувати опір з максимального до моменту коли резистор загориться. Опір змінного резистора в момент переходу з режиму в режим і дорівнюватиме шуканого опору R13.
Для тих хто не згоден з параметрами значень напруг в таблиці або хтось захоче адаптувати зарядний пристрій для інших акумуляторів викладаю исходник. Константи значень АЦП винесені в окремий файл voltages.txt - його опис всередині cамого файлу. Покрокова інструкція:
1. Перераховуємо дільник R13 R17. Для цього встановлюємо для себе максимально можлива напруга вимірювання. Наприклад 17в для 12вольтових акумуляторів і наводимо його значення до 1.1в. за нюансами сюди .
2. Качаємо і разархивируем исходник. Відкриваємо і редагуємо файл voltages.txt Вписуємо туди значення АЦП для кожного режиму. Наприклад - Umax = 17в, U = 12в. Umax / U = 1024 / x Відповідно x = (U * 1024) / Umax = 723 - шкільна математика. X це і є шукане значення АЦП для 12в при максимальному значенні на вході АЦП 17в.
3. Качаємо і встановлюємо і запускаємо AVR Studio 4 звідси .
4. Після того як ви закінчили з константами - відкриваємо з AVR Studio файл з розширенням aps. Тиснемо F7. Усе! Проект откомпилирован. Фактом успішного завершення процесу буде поява файлу з розширенням hex. Його то ми і зашиваємо в контролер.
5. Природно в разі потреби змінюємо живлять напруги і можливо ключі керуючі зарядкою під свої цілі.
Таким чином даний проект може бути використаний для зарядки практично будь-яких акумуляторів крім, хіба що літієвих. Спрощена схема придатна для вбудовування в інші пристрої могла б виглядати так:
З конструктивних особливостей хотів би відзначити: двоколірний світлодіод може бути триногий із загальним катодом на землі, але тоді між шостою ногою МК і світлодіодом треба додати ще один резистор 330 ом. Резистор R8 і стабілітрон D7 краще застосувати потужністю 0.5Вт, в разі збільшення напруги живлення R8 теж варто пропорційно збільшити. R9 застосовувати потужністю не менше 2вт. Транзистор T1 - будь-який відповідний з коефіцієнтом підсилення не менше 50-70. Намотувальні дані трансформатора блоку харчування такі: ферит типорозміру EE25 з матеріалу N87 або аналогічного (CF138, CF139, P3, P4), первинна обмотка 133 витка проводу 0.18 ... 0.25, вторинна обмотка 16вітков дроти 2x (два дроти паралельно) 0.45 ... 0.5мм, додаткова обмотка - 21 виток дроту 0.15 ... 0.18мм. Повітряний зазор 0.5мм. Для контролю - індуктивність первинної обмотки повинна скласти 1,56мГн.
Приблизно так виглядає змонтоване пристрій:
Ну і на закуску як завжди установки фуз-бітів МК:
файли:
Схема в SPlan 7
Друкована плата в Spint Layout 5
Архів з вихідними кодами
прошивка