Mikroprocesorová nabíjačka
NiMh, NiCd a Pb akumulátorov

Konštrukcia nabíjačky vychádzala z týchto základných požiadaviek :
  • mikroprocesorové riadenie
  • možnosť nabíjania aj jedného článku
  • NiCd/NiMh aj Pb akumulátory
  • impulzné inteligentné nabíjanie aj vybíjanie
  • ukončenie nabíjania deltaPeak alebo čas alebo U pre Pb
  • jednoduchá zmena HW na väešie prúdy
  • moľnosť prepojenia s PC
Celé zapojenie tvorí iba zopár súčiastok, jeho jadrom je mikropočítač (v tomto prípade klon 51 - AT89C4051) . Zapojenie vychádza zo štandardných katalógových riešení a je modulárne, čo znamená že je možné časť jeho blokov úplne vynechať alebo nahradiť inými, samozrejme s následnými programovými zmenami. Existujúca kombinácia vznikla ako vyváženie nákladov a prínosov zariadenia. Umožňuje vybíjanie a nabíjanie jedného až 8 článkov NiCd/NiMh alebo štandardný Pb akumulátor 6V(3 články) alebo 12V(6 článkov). Maximálny nabíjací a vybíjací prúd je v tejto konfigurácii cca 1.5 A. Súčasťou nie je zdroj, pretože som mal k dispozícii krabičku s už zabudovaným zdrojom 220/12+5 ktorý sa dal jednoducho upraviť na 220/18+5 eo mi plne postačovalo. Popis zapojenia : Riadiaca elektronika je napájaná 5V napätím a je tvorená troma IO – mikropočítačom U2, A/D prevodníkom U3 a RS232 prevodníkom U1. R1 a C5 generujú RESET pre mikropočítač. Na vybíjanie článkov je pouľitý MOSFET tranzistor IRF3205 Q1 a odpor R13 1 OHM 5W. Veľkosť tohto odporu stanovuje veľkosť vybíjacieho prúdu – jeho zväešením prúd klesá a naopak. Jeho veľkosť je potrebné stanoviť s ohľadom na požadovaný vybíjací prúd, použitý tranzistor a jeho chladenie. V mojom prípade bol kôli chladeniu zvolený prúd cca 1.5 aľ 2 A. Nabíjacia časť je tvorená obvodmi PW1 LM317 a spínacím tranzistorom Q2 (KC239 , moľe byť v podstate hocijaký NPN ). Spou s odporom R8 a R14 zapojenie tvorí prúdový zdroj. Veľkosť prúdu je opäť daná odporom R8. Pri potrebe väčšieho nabíjacieho prúdu je potrebné použiť výkonnejší typ LM alebo radiť viac LM317 paralelne. V mojom prípade kôli max. prúdu zdroja postačovalo toto zapojenie. Skutočné napätie na článkoch sa merá A/D prevodníkom U3 (12bit. so sériovým výstupom dát). Rozlíšenie 12bit na 2.5V sa praktickými skúškami ukázalo ako úplne postačujúce, ak niekto potrebuje presnejšie merania, je možné ho nahradiť výkonnejším typom s následnou zmenou SW. Ako zdroj refereneného napätia pre prevodník som zvolil napäťovú referenciu 2.5V UR1. Napätie článku je privádzané na vstup prevodníka cez odporový delič, tvorený odporom R4+R9 a prepínateľným odporom tvoreným sadou odporov (R5 .. R7 podľa počtu článkov) so zhodnými hodnotami ako má R4. Teplotné senzory RT1 a RT2 tvoria spolu s kondenzátormi C9 a C10 a SW v mikropočítači veľmi jednoduchý prevodník , merajúci teploty chladičov. SW následne koriguje veľkosti prúdov (dĺžky spínacích impulzov) podľa teploty chladičov aktívnych prvkov Q1 a PW1. Ak táto funkcia nie je potrebná, je možné ich vynechať a pripojiť tieto výstupy na 5V cez ochranné odpory popr. Upraviť SW a nechať piny nezapojené. Rovnaké zapojenie je možné pripojiť aj k nevyužitému vstupu P12 mikropočítača a po úprave SW je moľné k ukončeniu nabíjania použiť snímanie teploty nabíjaného článku. Obvod U1 s kondenzátormi C1,C2,C3,C4 prepájajú nabíjačku s PC sériovou linkou. Cez jednoduchý terminálový program je potom možné sledovať stav nabíjania a zároveň tlačítkami TL1 aľ TL3 setupovať nabíjačku , ak je to potrebné. Ekvivalentné funkcie k tlačítkam sú a aj zo sériovej linky, takže stláčaním kláves je možné setupovať nabíjačku. Je možné teda aj vytvoriť makrá pre jednotlivé typy akumulátorov, ktopré pošlú tieto povely nabíjačke po sériovej linke. Na ukázanie aktuálneho stavu navyše slúžia dve LED diódy – u mňa jedna dvojfarebná – a je možné z ich blikania rozlíšiť stavy : nepripojená/zlá baterka, vybíjanie, nabíjanie, nabité. V mojom prípade je na sériovú linku pripojený jednoduchý jednoriadkový LCD display s vlastným procesorom nahrádzajúci PC a osadený je priamo v krabici nabíjačky, ktorý nie je súčasťou tejto konštrukcie, nabíjačka nevie či je napojená na PC alebo display. Keď nie je potrebné komunikovať s PC, je možné tieto obvody úplne vynechať. Vynechaním obvodov na vybíjanie možno nabíjačku ochudobniť o túto funkciu, rovnako vynechaním nabíjacích obvodov z nej spraviť čistú vybíjačku, avšak tu je potrebné znova upraviť SW. Záverom ešte nápad pre kutilov - nabíjačku doplniť EEPromkou aby si pamätala setup nastavenie aj po vypnutí. Rozsah nastavení jednotlivých parametrov tlačítkami v súčastnej verzii SW:
  • Typ akumulátoru { NiMh - Pb }
  • Ukončenie nabíjania { dPeak/Umax/Timer - Timer }
  • Citlivost dPeak pre NiMh/NiCD { dP1 - …. - dP9 }
  • Umax pre Pb { 2.10 - …. – 2.25}
  • Timer pre nabíjanie { 00:01 - …. – 23:59}
Default hodnoty (po resete) NiMh , dPeak/Umax/Timer , dP2 , 2.17 , 04:00

Schéma zapojenia je tu : Schéma

Program do mikropočítača je tu : Software
.
Vygenerovanďż˝: Wed Sep 18 15:40:50 2019