Писал программу для МК: Измайлов Александр sanchos_iz@mail.ru
Нафиг надо и, что это такое
Суть зарядки такая была: в мобильном телефоне Nokia 3310 по умолчанию стоит NiMH батарея. Заряжать её в любой момент времени нельзя, да и разряжать её иногда надо полностью. (так сказано в инструкции, на самом деле её всегда надо разряжать полностью перед зарядкой) Мне случайно подвернулся второй БУ аккумулятор от того же телефона. Как результат 2 батареи. Одна в кармане заряженная на случай чего, вторая в телефоне используется. Одна села, поменял... а ту что села надо зарядить. Причём желательно не в телефоне, а то он теряет всякую мобильность, да и заряжать NiMH аккумулятор в телефоне нехорошо, если попутно по телефону приходится разговаривать - зарядный ток имеет очень кривую форму с большими разрядными импульсами во время передачи сигнала. Вот из этого исходя я и сделал настольное зарядное устройство... Очень удобно.
Зарядное устройство представляет микропроцессорное устройство с двумя управляемыми источниками тока (1 зарядный и второй разрядный). В литературе встречаются много совершенно не похожих один на другой алгоритмов зарядки аккумуляторных батарей... Пришлось выбирать из:
Зарядное устройство представляет микропроцессорное устройство с двумя управляемыми источниками тока (1 зарядный и второй разрядный). В литературе встречаются много совершенно не похожих один на другой алгоритмов зарядки аккумуляторных батарей... Пришлось выбирать из:
- Зарядка постоянным током с контролем по времени
- Зарядка постоянным током с контролем по напряжению
- Зарядка большим постоянным током с контролем по -dV
- Зарядка постоянным напряжением с ограничением тока
- Зарядка экспоненциально убывающим током
- 1-й слишком длительный
- 2-й очень не надёжно определяем момент оканчания зарядки
- 3-й перегревает аккумулятор к концу зарядки
- 4-й нет уверенности, что выставленное напряжение будет соответствовать напряжению заряженной батареи
- 5-й нет необходимости контроля за процессом (за исключением проверки на аварийные ситуации), нет перегрева аккумулятора, если аккумулятор имеет пониженную ёмкость (старение), то перезарядка будет не такой страшной как в остальных случаях потому что выполняется уже довольно маленьким током.
Электрическая схема
ОУ - LM358
SA1 - запускает режим зарядки.
VT3, VT2 должны быть установлены на теплоотвод способный рассеить 3 Ватта мощности. Я использовал 2 отдельных теплоотвода с двусторонним оребрением объёмом 15x12x20 мм3. Лучше установить на 1, но большего размера (у меня нагрев VT3 составил 60 градусов при температуре комнаты 20, это не очень хорошо).
В качестве посадочного места для батареи использовал следующую понструкцию: в макетную плату по периметру батареи впаял скобки из медной проволоки сечение 2 мм2. А в качестве контактов использовал пружинные контакты от гиблого реле (впаял в макетку 2 стойки, а на них напаял слегка согнутые пружины). Получилось вполне прилично. Контакт хороший, батарея сидит нормально, не шатается и не выпадает.
Все детали собраны на монтажной плате небольшой кучкой :). Схема питается от стабилизированного источника 6.5V 1A (в качестве которого временно использован БП формата АТ от компа маленько переделанный).
Описание схемы
Баллом управляет однокристальный микроконтроллер 1878ВЕ1. В схеме также присутствует аналоговая часть: на DA1 выполнен компаратор формирующий сигнал сброса микроконтроллера. На DA4 выполнен компаратор с помощью которого и программного ШИМ реализован 1-битный АЦП, он нужен для измерения напряжения на батарее. На DA2 выполнен генератор тока зарядки. Его измерительный резистор R25. На DA3 собран геренатор разрядного тока. Его датчик тока - R24.
При зарядке аккумулятора ток протекает через VT3, батарею и R25. При этом ток задаётся ШИМ выводимым на линию A2 микроконтроллера. При зарядке ток течёт через VT2, батарею и резисторы R24 (датчик тока) R25. Ток при этом задаётся ШИМ сигналом с линии A1.
При разрядке на резисторе R25 выделяется отрицательное напряжение, которое может привести к выходу из строя ОУ DA2 или неправильной его работе. Для того чтобы исключить сей неприятный момент, во время разрядки на вход ООС этого ОУ подаётся постоянное напряжение с линии B6 контроллера.
В программе МК реализованы следующие функции:
- При включении питания устройство переходит в исходное состояние. МК контролирует напряжение на клеммах, к которым подключается батарея. Если напряжение на клеммах больше 2.5 Вольт, МК считает что подключена батарея. При этом загарается зелёный светодиод. Если в это время нажать переключатель SA1, начинается процесс разрядки (подготовки аккумулятора). При отключении батареи светодиод гаснет, опрос кнопки прекращается.
- Разрядка аккумулятора ведётся током 0.2 от ёмкости, то есть в нашем случае 180 мА. В течении процесса горит жёлтый светодиод. При этом контролируется напряжение на клеммах батареи. Если оно станет ниже 3 вольт (нормально разряженный аккумулятор), то процесс прекращается. ЗУ переходет к зарядке аккумулятора.
- Зарядка аккумулятора происходит экспоненциально убывающим током. Начальный ток численно равен номинальной ёмкости батареи, то есть 900 мА. Ток изменяется во времени в соответствии с законом I=0.9exp(-t/T), где 0.9 - начальный ток, t - текущий момент времени, T - время интеграции RC-цепи (ну такой цепи тут нет, она реализована программно, а время интеграции выбрано 1 час). Значение тока пересчитывается 1 раз в минуту. Судя по графику этой функции, за время равное 3-м часам, заряд протекший через батарею примерно равен 95% её ёмкости. В течении этого процесса горит красный светодиод.
- Дозарядка аккумулятора производится после окончания основного процесса зарядки. Она проводится током 20 мА и длится до тех пор, пока батарея не будет изъята из устройства. При этом горит зелёный светодиод.
- Если вынуть баттарею из устройства, ЗУ переходит в начальное состояние.
У данного простого устройства лично я вижу только 1 серьёзный недостаток: не переносит отключения питания в процессе зарядки. Это можно вылечить подключив аккумулятор не напрямую к схеме, а через нормальноразомкнутые контакты реле. Обмотку реле запитать напрямую от источника. Тогда при пропадании напряжения питания, аккумулятор автоматически будет отключён от зарядного устройства и не будет разряжаться через его цепи. При этом надо предусмотреть сохранение текущего режима ЗУ в ЕЕПРОМ микропроцессора. (может реализую в следующей версии прошивки, придётся немного схему изменить)
Мысли по доработке:
- Перевести генератор зарядного тока в импульсный режим.
- Добавить возможность измерения ёмкости батареи.
- Заставить программу правильно вести себя при пропадании сети и восстанавливать работу после возобновления питания схемы.
Программа: 001.sav
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: я не буду выкладывать исходник программы на сайт. Но Вы можете получить этот исходник, просто попросив его у меня по почте. Только не забудьте написать, зачем Вам нужен исходный текст: доработка, интерес или что-то ещё. Никаких преград к получению исходника я не вижу.