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Chargeur automatique sur le microcontrôleur ATTINY24

Le chargeur contrôle le processus de charge de la batterie et définit ses paramètres optimaux. L'ensemble du cycle est divisé en 4 étape, commuté automatiquement en fonction du degré de charge de la batterie. Lorsque la batterie atteint la tension souhaitée, la charge s'arrêtera automatiquement. Trois LED indiquent l'état de la batterie et le niveau de charge. Le chargeur vous permet de régler le courant de charge, donc il protège contre les dommages de la batterie (trop de courant) et fait gagner du temps (courant trop faible).

La photo 1. Chargeur de microcontrôleur ATTINY24

Caractéristique

  • mise en charge 12 Dans des batteries au plomb 10 … 100 A·aucun
  • réglage du courant de charge dans la plage d'environ 1 … 10 A
  • protection contre la surcharge de la batterie
  • processus de charge en plusieurs étapes
  • source d'alimentation: transformateur 17 la

description du circuit

Le redresseur de batterie classique présente deux inconvénients principaux.. Tout d'abord: il n'a pas de protection contre les surcharges, et même si on le regarde pendant la charge, après les lectures de l'ampèremètre lui-même, il est impossible d'indiquer clairement, il est temps d'arrêter de charger. Et seule la charge jusqu'à ce que le gaz électrolytique soit libéré est une recharge consciente. Deuxième défaut: règlement actuel sans frais. Le courant de charge ne doit pas dépasser la valeur autorisée pour cette batterie, qui dépend de sa capacité. Une surcharge peut endommager définitivement les plaques. (les éléments), dont la batterie est constituée. Le dépassement de la tension ou du courant admissible affecte négativement les performances et la durée de vie de la batterie. Le circuit de chargeur présenté élimine ces deux défauts.

Chargeur de microcontrôleur ATTINY24

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Sur la base du schéma présenté, vous pouvez assembler un chargeur séparé , comme échantillon, montré en photos, ou ce module peut être en complément d'un simple redresseur classique. Dans les deux cas, un chargeur automatique est obtenu.. Le circuit du chargeur est illustré sur la figure. 1, il peut être divisé en plusieurs blocs.

  1. Unité de mesure de courant – construit sur la base de la puce LM358 (IC3A, IC3B). La sortie positive du redresseur est connectée à la borne POW et appliquée au shunt de mesure R16., composé de deux résistances puissantes à faible résistance. L'amplificateur opérationnel IC3B, avec le transistor T4 et les éléments adjacents, forme un convertisseur courant-tension. À sa sortie, il y a un filtre des composants du R20, Amplificateur C13 et IC3A. Le signal de sortie est calibré à l'aide d'un potentiomètre de précision R24 et envoyé au microcontrôleur – le signal est marqué CV.
  2. Cascade de puissance – construit sur les transistors T3 et T5. Transistor T3 utilisé pour contrôler la tension / courant, fourni à la batterie. Le transistor T5 avec des éléments adjacents vous permet de contrôler le transistor MOS directement à partir de la sortie du microcontrôleur.
  3. Bloc convertisseur de tension – Composants L1, T1, D4. Il s'agit d'un convertisseur boost classique., sortir (signal, étiqueté PVCC) obtient la tension autour 29 la, ce qui est nécessaire pour le bon fonctionnement de l'unité de mesure actuelle. Les éléments voisins sont utilisés pour stabiliser et filtrer la tension de sortie..
  4. Alimentation – stabilisateur IC2 et éléments voisins. La tâche du bloc est, pour obtenir et filtrer la tension de 10 B à la valeur maximale 26 la, qui est alimenté à travers les diodes D1 et D2 de la batterie ou du redresseur. Ensuite, à travers le stabilisateur IC2, il est nécessaire d'alimenter le microcontrôleur 5 la. Le potentiomètre de précision R3 et la résistance R2 forment un diviseur pour lire la tension de la batterie. Le potentiomètre vous permet d'étalonner les lectures.
  5. Unité de capteur AC – réalisé à l'aide du transistor T2 et des éléments voisins. Sa tâche est, pour détecter la moitié des ondes sinusoïdales, imposé à une tension de batterie constante – ce processus sera décrit plus en détail ci-dessous..
  6. Bloc de contrôle – le potentiomètre R12 est utilisé pour régler le courant de charge, Les LED indiquent l'état du système, et le microcontrôleur contrôle l'ensemble du processus.

Tous les principaux modes, qui définissent et contrôlent le processus de charge sont enregistrés par programme dans la mémoire du microcontrôleur TINY24 (IC1). tâches, qu'il exécute: booster le contrôle du convertisseur – maintenir une tension de sortie constante, lecture de toutes les valeurs analogiques, réglage de la valeur du courant de charge et commutation des étapes du processus de charge. Régulation du courant de charge par régulation de phase, utilisé pour thyristors et triacs, avec cette différence, que sans thyristor ou triac avec un transistor MOSFET avec canal P. Cette solution a simplifié le circuit et réduit les pertes d'énergie.. Les signaux générés dans le circuit pendant la charge sont représentés sur la figure. 2.

Chargeur de microcontrôleur ATTINY24

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Forme du signal A – c'est la sortie du redresseur, B – c'est la sortie superposée du redresseur et la tension constante de la batterie (VIN sur le graphique). Forme d'onde C – c'est la forme d'onde à la sortie du capteur de tension alternative (VIP sur la carte) – elle détermine avec précision le temps, lorsque la forme d'onde de tension du redresseur dépasse la tension de la batterie, et vous pouvez obtenir le courant de charge, un front descendant indique le début de la période de contrôle de phase. La forme D est un signal de contrôle du niveau de puissance (MDR sur carte), niveau de remplissage plus élevé, la plus grande partie du signal B sera fournie à la batterie – signal E (AKUP sur la carte).

Forme d'onde F – c'est le signal de sortie de l'unité de conversion de courant en tension (CV sur carte).

Le processus de charge est divisé en plusieurs étapes, sélectionné en fonction du degré de charge de la batterie, c'est-à-dire les valeurs de tension à ses bornes. le chiffre 3 l'ensemble du processus est montré.

Chargeur de microcontrôleur ATTINY24

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Les valeurs au point A représentent les étapes de charge., le graphique B représente les valeurs de courant de charge, le graphique C montre la courbe de tension de la batterie, et les symboles au point D représentent une méthode de signalisation utilisant des LED. Niveau 0 – sans batterie. Si le redresseur est allumé, le circuit signale cette étape par une LED rouge constante. Le circuit d'alimentation est éteint, il n'y a pas de tension aux bornes de sortie, donc pas de risque de court-circuit accidentel, cette condition persiste jusqu'à, jusqu'à ce que la tension de sortie apparaisse au moins 8 la.

Étape I – précharger. Si une batterie d'une tension ne dépassant pas 11 la, cela signifie, qu'elle est dans un état de décharge profonde. Une telle batterie, connecté à un chargeur ordinaire, peut provoquer un courant très élevé en raison d'une différence de tension importante. Dans ce cas, le circuit présenté réduit le courant de charge à 1/3 plage définie et attend la régénération partielle de la batterie – la tension dépasse 11 la.

Phase II – charge principale. À ce stade, le courant de charge atteint la valeur de réglage complète., mais, contrairement à un redresseur classique, il ne diminue pas avec l'augmentation de la charge, et est maintenu constant, ce qui réduit le temps de charge. L'étape dure jusqu'à atteindre 14V. Ici, il convient de prêter attention à la méthode de mesure de la tension, qui est différent des autres étapes – la charge se fait cycliquement, chaque cycle prend environ une demi-minute à charger, suivi d'une courte pause, arrêtez de charger – et à ce moment, la tension de la batterie est mesurée. Pour cette raison, la mesure n'est pas surchargée d'erreur, causée par la chute

Phase III – charge finale. Après surtension 14 Le courant de charge diminue à 1/3 à partir de la valeur définie. La charge avec un courant plus faible permet à la batterie de «saturer» avec une charge et vous permet de déterminer plus précisément l'heure de fin. La batterie réagit en premier avec une chute soudaine de tension, comme représenté sur la Figure 3, mais atteint lentement sa valeur maximale 14,4 la.

Phase IV – chargement terminé. La LED verte indique que le chargement est terminé, la batterie est complètement chargée et prête à l'emploi. La tension de la batterie tombe rapidement à environ 13 la, puis tombe à environ 12,6 la, ne devrait donc pas être attendu, qu'après avoir chargé la batterie, nous mesurerons 14,4 la. Si la batterie reste connectée au chargeur fourni, sa tension sera constamment surveillée, et quand ça tombe à peu près 12,8 À., la prochaine étape du chargement commence.

Stade V. – conservation de la charge. Concernant la charge finale, alors le courant de charge est 1/3 à partir de la valeur définie, et la tension finale est 14,4 la. Cette étape du chargeur vise à maintenir la puissance de la batterie, s'il reste connecté, même après, comment se termine la charge au fil du temps. Lorsque la batterie est connectée au circuit et que la source d'alimentation est coupée (le chargeur est éteint), Les LED afficheront également l'état de la batterie, comme pendant la charge, seules les LED clignotent. Le circuit mesure le courant de charge et, s'il n'atteint pas la valeur minimale, signale cela de cette façon. La même chose va arriver, si, par exemple, tension secteur pendant la charge 220 En automne, des LED clignotantes signalent cette condition d'alarme. Faites attention, que l'appareil consomme alors l'énergie de la batterie et la décharge avec un petit courant.

Montage et réglage

Le circuit a été conçu et fabriqué sur la carte de circuit imprimé double face illustrée sur la figure. 4.

Chargeur de microcontrôleur ATTINY24

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Les transistors T1 et T3 sont fixés au radiateur avec des rondelles et des manchons isolants et soudés à la carte. Si l'appareil fonctionne comme adaptateur pour un redresseur, alors un pont de diodes n'est pas nécessaire. Le circuit doit être placé dans une enceinte bien ventilée..
Le radiateur ne doit pas être trop chaud pendant le fonctionnement, tandis que la résistance R16 et le pont redresseur peuvent même être chauds.

Un autocollant a été développé pour l'appareil sur le panneau avant du boîtier – image 5.

Chargeur de microcontrôleur ATTINY24

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Pour le premier démarrage et la configuration de l'appareil, vous aurez besoin: alimentation réglable, multimètre et batterie. Ne pas d'abord insérer les circuits intégrés dans les prises et connecter environ 10 En alimentation aux bornes AKUP et GND. Maintenant, vous devez mesurer, y a-t-il une tension 5 Dans les contacts 1 et 14 base d'atterrissage de microcontrôleur. Débranchez ensuite la source d'alimentation, installez le microcontrôleur dans le support et rebranchez la source d'alimentation. Maintenant, vous devez mesurer, y a-t-il une tension autour 29 … 30 Dans les contacts 4 et 8 Connecteur IC3. Si la tension est correcte, peut passer à l'étape suivante.

Chargeur de microcontrôleur ATTINY24

La photo 2.

Nous insérons les circuits intégrés dans les connecteurs et connectons la source d'alimentation avec une tension de consigne d'environ 7 la, la LED rouge doit être allumée, puis augmentez la tension 8 Dans et ajustez le potentiomètre R3, jusqu'à ce que les LED rouge et jaune s'allument. Maintenant vaut la peine d'être vérifié, La commutation des étapes suivantes se produit-elle 11 la, 14 la, 14,4 la, et si nécessaire, ajustez le réglage de R3 (le plus important est 14,4 la). Note importante – la tension doit être augmentée lentement, parce que la mesure de tension est discrète, pas continu, et les seuils de tension des étages de commutation ont une hystérésis importante dans le sens de la chute de tension – le passage du stade I au stade II se produit lorsque 11 la, et du stade II à I se produit à 10 , 8V. Les valeurs de tension exactes sont stockées dans le programme dans le fichier analog.h. L'étape suivante consiste à connecter le transformateur cible (à travers le pont de diodes du redresseur) ou redresseur aux bornes POW et GND. Cependant, avant cela, vous devez vous assurer, quelle est la tension secondaire du transformateur / le redresseur ne dépasse pas 18 VAC (26 DC). L'application d'une tension plus élevée endommagera la résistance R1. La tension ne doit pas non plus être trop basse., car il ne vous permettra pas d'obtenir toute la gamme de régulation, la valeur optimale est 17 En courant alternatif et alimentation 150 … 200 W. S'il n'est pas nécessaire d'utiliser la gamme complète de courant de charge jusqu'à 10 A, le transformateur peut consommer moins d'énergie. Il ne devrait pas y avoir de condensateur de filtrage à la sortie, parce que le circuit ne générera pas d'impulsions d'horloge (Signal VIP – riz. 2, signal C).

Chargeur de microcontrôleur ATTINY24

La photo 3

finalement, calibrer l'unité de mesure de courant. Réglez le bouton de réglage au minimum, connectez la batterie négative à la borne GND, et plus à travers l'ampèremètre à la borne AKUP et connecter le transformateur / redresseur. Maintenant, calibrez le bouton du potentiomètre, regardant l'ampèremètre. En réglant un petit courant, par exemple, 2A (le circuit doit être au stade principal de charge). Nous réglons le potentiomètre R24 pour, de sorte que l'indication de la poignée sur les marques correspond à l'ampèremètre (sous réserve de, que, par exemple, 20% est 2A). Il peut y avoir des écarts – le courant de charge a une forme d'onde très déformée, et l'ampèremètre peut indiquer incorrectement, l'unité de mesure actuelle introduit également une légère distorsion. Il est préférable de régler le courant correct en position médiane du régulateur. (courant environ. 5 A), ce qui permet aux paramètres extrêmes de différer légèrement des hypothèses.

Chargeur de microcontrôleur ATTINY24

La photo 4

Comment connecter en toute sécurité un circuit? Le chargeur est résistant à la connexion inverse de la batterie et au court-circuit de la borne de sortie, mais l'ordre suivant doit être observé. Tout d'abord, le chargeur doit être débranché du secteur 220 VAC. Connectez ensuite la batterie et regardez les LED – si les LED sont éteintes, la batterie est mal connectée ou très déchargée / endommagé. Si le rouge et / ou jaune, batterie connectée correctement, alors vous pouvez régler le courant de charge et connecter la source d'alimentation (transformateur ou redresseur) au réseau 220 la.

Chargeur de microcontrôleur ATTINY24

La photo 5

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