Умное зарядное устройство - версия 5

Умное зарядное устройство версия 5 (УЗУ-5) для автомобильных аккумуляторных батарей (АБ) ёмкостью от 50 до 99 А*ч. Заряд осуществляется асинхронным апериодическим током: средний 5 А, импульсы (если они будут) ограничиваются 15 А, разряд 0,15 А. При тренировке разрядный ток 5 А. Напряжения заряда, разряда, поддержки вычисляются микроконтроллером в зависимости от температуры электролита (корпуса).

Зарядное устройство не требует никаких регулировок и присмотра, к сети УЗУ-5 само себя подключит только на период заряда. Умеет заряжать, поддерживать в заряженном состоянии сколь угодно долго, проводить тренировочный цикл и измерять емкость аккумулятора. Принципы заряда, дежурного режима,  измерения емкости, тренировки и все защиты остались практически прежними, как в четвертой версии. Судя по комментариям и личной переписке около 30 человек уже собрали УЗУ-4 и пользуются им - это только те, у кого возникали вопросы. Кроме того, я изготовил и отправил Почтой России 9 плат индикации (А3) с комплектом прошитых микроконтроллеров. Обращались радиолюбители, которые пока еще не «дружат» с микроконтроллерами, но хотят и могут собрать это устройство. Вещь получилась хорошая,а конкретная ёмкость АБ лучше любого аккумуляторщика оценит его состояние и укажет дальнейшую судьбу.

Еще при отладке, а затем и в процессе эксплуатации появились мысли об улучшении и устранении некоторых недостатков УЗУ-4, а именно:

• Если АБ имеет замыкание банки или совсем осыпались пластины УЗУ все равно будет его заряжать и пытаться «впихнуть» в него заряд. В итоге выкипает электролит, да еще и газы  опасные выделяются. Решение: через 30 минут после включения проверяются симптомы замыкания банки, через 60 минут (или при достижении номинального напряжения) на индикаторе появится надпись «ПРОВ» и включится лампа разряда на 30 секунд – это проверка АБ на способность накапливать заряд. Если АБ не пройдет проверки, УЗУ отключится от заряда, напишет –АБ- и перейдет в экономный режим, периодически (раз в минуту) показывая напряжение и надпись –АБ-.
•  Плохое реагирование на кнопку переключения режимов. Решение: в УЗУ-5 кнопка предназначена только для установки тренировочного цикла. При нажатии моргнет светодиод «тренировка» - это значит, что УЗУ Вас поняло и после корректного завершения неотложных задач включит разряд.
• Трансформатор включается и выключается механическим реле –  хоть какая-то искра но проскакивает. Решение: бесконтактный выключатель на симисторе.
• «Нежный» датчик температуры – один автолюбитель умудрился его растоптать. Решение: заключение термодатчика в медную (латунную, нержавеющую и т.п.) трубку или приобретение готового «водонепроницаемого» датчика.
• При заряде дефектной АБ  или малой емкости в какой-то период резко возрастает температура корпуса. Решение: в режиме заряда начиная со второго часа проверяется изменение температуры каждые 6 минут. Если рост составит более 2˚С УЗУ отключится, а на индикатор выведет «⁰⁰⁰⁰».
• Для установки напряжения и тока при тестировании нужно подбирать резисторы. Решение: применены многооборотные подстроечные резисторы.
• Соединение плат припаянными проводами неудобно при наладке, поиске и устранении ошибок монтажа или неисправностей. Разъёмы конечно снижают надежность, но очень удобно. Решение: модуль А3 полностью на разъёмах.
• Нет индикации наличия сети. Были случаи неисправности в проводе, вилке, забывали вставить вилку в розетку. Решение: введен светодиод  для индикации сетевого напряжения.

Схема получилась вот такая.

Стабилизатор напряжения LM2575Т-5.0 – экономный и более надежный.

Печатные платы выглядят так.

Да, я собрал его в апреле прошлого года. И с того времени "издеваюсь" над ним, самым длительным оказался процесс обучения распознавания АБ с замкнутой банкой или совсем изношенных, не способных накапливать заряд. Сложно предусмотреть абсолютно все варианты состояния аккумулятора и учесть их в программе, но всё что я мог придумать - реализовал.

Сообщения при самодиагностике и перегреве остались прежними:

Т10 – не годен силовой транзистор Т1 или цепи его управления;

А-А-  - температура внутри УЗУ более 70 градусов. После устранения – возвращается в тот режим, из которого он попал сюда.

АВАР – нет сети, не включается трансформатор или он не годен, не годен диодный мост или ток заряда менее 0,15 А.

Размещено все в подходящем корпусе.

Термодатчик теперь выглядит так.

Наладка

Не устанавливая микроконтроллер в панельку проверяется:

• Неправильное подключение аккумулятора – звуковой сигнал бузера и свечение ламп La1 и La2.
• При правильном подключении и включении выключателя S2 проверяется наличие напряжения 5 вольт на 20 ножке панельки микроконтроллера, а на 3 ножке не более 4 вольт (регулируется (R8).
• При подключении сетевой вилки зажигается светодиод «сеть».

Выключить S2, подключить вольтметр и амперметр и вставить микроконтроллер с тестовой прошивкой zar5test.

Переход на следующий пункт осуществляется кнопкой S1.

1. После включения: температура, напряжение, самодиагностика: ( при неисправностях может появиться Т10 или АВАР). Проверка цепей индикации и самого индикатора: 80.00, 8.00, 0.80, 0.08 …
2. Проверка светодиодов (кроме заряда): дозаряд, разряд, дежурю, тренировка, тренировка, дежурю, разряд, дозаряд …
3. «НАПР», напряжение АБ и светодиод «дежурю».
4. « ЗАР», включается заряд, светодиод «заряд» горит постоянно, светодиод «дозаряд» загорается периодически, ток заряда…
5. «РАЗР», включается «разряд», ток разряда, светодиод «разряд».
6. Проверяется работа термодатчика, индицируется температура. Расположить рядом R16 и DS18B20 и нагревать их феном (над паяльником, над утюгом). При температуре около 70 ˚С включится режим перегрева А-А-. Изменить можно подбором R15.

Подстроечными резисторами привести в соответствие показания УЗУ к показаниям приборов в пунктах 3, 4, 5. Чем точнее выставите эти параметры, тем точнее будет считаться емкость, качественнее заряжаться АБ, безопаснее будет работать всё устройство.

На видео ниже работа тестовой программы, но подстроечники я там не кручу - выставил все раньше.

Выключаем, вставляем микроконтроллер с прошивкой zar5.1 (или записываем в тестовый МК эту прошивку) и пользуемся.

На видео "работа" весь тренировочный цикл.

Через пару лет, а точнее после 12 включений режима «тренировка» нужно перепрошить МК. Без этого УЗУ сохранит все параметры зарядного устройства, но тренировка включаться не будет.

Для зарядного УЗУ-4 год назад я создал файл zar4.2 в котором можно снять ограничения. Пять радиолюбителей уже воспользовались им. Ссылки на видео о том, как это делается, можно найти в комментариях к статье о УЗУ-4 или http://mimik.esy.es/zar.html . Для УЗУ-5 уже тоже есть такой файл zar5.2, но он в PIC16F876А (в 873 пока не вмещается) и проходит всесторонние испытания. Надеюсь, что в течение месяца он будет готов.

Прошивки, печатные платы и видео прилагаются.

14 марта 2017 года в схему внесены изменения, а именно вывод № 4 МОС 3062 подключается к управляющему электроду симистора. Ошибка закралась в схему при подготовке к печати. На печатной плате ничего менять не нужно - там все верно.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Зарядное устройство
• PIC
• Микроконтроллер
• Sprint-Layout