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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Caricabatterie universale per microcontrollore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori L'autore si è posto il compito di creare un semplice dispositivo universale per caricare qualsiasi batteria di piccole dimensioni e le relative batterie di vario tipo, capacità e tensione nominale. Le batterie sono molto comuni oggi, ma i caricabatterie disponibili in commercio di solito non sono universali e sono troppo costosi. Il dispositivo proposto è destinato alla ricarica di batterie ricaricabili e singole batterie (di seguito verrà utilizzato il termine "batteria") con una tensione nominale di 1,2...12,6 V e una corrente da 50 a 950 mA. La tensione di ingresso del dispositivo è 7...15 V. Il consumo di corrente senza carico è 20 mA. La precisione nel mantenimento della corrente di carica è ±10 mA. Il dispositivo dispone di un display LCD e di una comoda interfaccia per impostare la modalità di ricarica e monitorarne l'avanzamento. È stato implementato un metodo di ricarica combinato, composto da due fasi. Nella prima fase, la batteria viene caricata con una corrente costante. Mentre si carica, la tensione ai suoi capi aumenta. Non appena raggiunge il valore impostato, inizierà la seconda fase: la ricarica con una tensione costante. In questa fase, la corrente di carica viene gradualmente ridotta e la batteria mantiene la tensione specificata. Se per qualsiasi motivo la tensione scende al di sotto del valore impostato, la ricarica con corrente costante ricomincerà automaticamente. Il circuito del caricabatteria è mostrato in fig. uno.
La sua base è il microcontrollore DD1. È sincronizzato da un oscillatore RC interno a 8 MHz. Vengono utilizzati due canali dell'ADC del microcontrollore. Il canale ADC0 misura la tensione all'uscita del caricabatterie e il canale ADC1 misura la corrente di carica. Entrambi i canali funzionano in modalità a otto bit, la cui precisione è sufficiente per il dispositivo descritto. La tensione massima misurata è 19,9 V, la corrente massima è 995 mA. Se questi valori vengono superati, sullo schermo LCD dell'HG1 appare la scritta "Hi". L'ADC funziona con una tensione di riferimento di 2,56 V proveniente dalla sorgente interna del microcontrollore. Per poter misurare una tensione più elevata, il partitore di tensione resistivo R9R10 la riduce prima di applicarla all'ingresso ADC0 del microcontrollore. Il sensore della corrente di carica è il resistore R11. La tensione che cade ai suoi capi quando scorre questa corrente viene fornita all'ingresso dell'amplificatore operazionale DA2.1, che lo amplifica circa 30 volte. Il guadagno dipende dal rapporto tra le resistenze dei resistori R8 e R6. Dall'uscita dell'amplificatore operazionale, una tensione proporzionale alla corrente di carica viene fornita attraverso un ripetitore all'amplificatore operazionale DA2.2 all'ingresso ADC1 del microcontrollore. Un interruttore elettronico è assemblato sui transistor VT1-VT4, che funziona sotto il controllo di un microcontrollore che genera impulsi sull'uscita OS2, successivi ad una frequenza di 32 kHz. Il ciclo di lavoro di questi impulsi dipende dalla tensione di uscita richiesta e dalla corrente di carica. Il diodo VD1, l'induttore L1 e i condensatori C7, C8 convertono la tensione impulsiva in tensione continua, proporzionale al suo ciclo di lavoro. I LED HL1 e HL2 sono indicatori dello stato del caricabatterie. Il LED HL1 acceso significa che la tensione di uscita è stata limitata. Il LED HL2 è acceso quando la corrente di carica aumenta e spento quando la corrente non cambia o diminuisce. Quando si carica una batteria scarica e sana, il LED HL2 si accenderà per primo. Successivamente i LED lampeggeranno alternativamente. Il completamento della ricarica può essere giudicato solo dalla luce del LED HL1. Selezionando il resistore R7, viene stabilito il contrasto ottimale dell'immagine sul display LCD. Il sensore di corrente R11 può essere costituito da un pezzo di filo ad alta resistenza proveniente da una bobina riscaldante o da un potente resistore a filo avvolto. L'autore ha utilizzato un pezzo di filo con un diametro di 0,5 mm e una lunghezza di circa 20 mm dal reostato. Il microcontrollore ATmega8L-8PU può essere sostituito da qualsiasi serie ATmega8 con una frequenza di clock di 8 MHz e superiore. Il transistor ad effetto di campo BUZ172 deve essere installato su un dissipatore con una superficie di raffreddamento di almeno 4 cm2. Questo transistor può essere sostituito con un altro transistor a canale P con una corrente di drain consentita superiore a 1 A e una bassa resistenza a canale aperto. Invece dei transistor KT3102B e KT3107D, è adatta un'altra coppia complementare di transistor con un coefficiente di trasferimento di corrente di almeno 200. Se i transistor VT1-VT3 funzionano correttamente, il segnale al gate del transistor dovrebbe essere simile a quello mostrato in Fig. 2.
L'induttore L1 viene rimosso dall'alimentazione del computer (è avvolto con un filo con un diametro di 0,6 mm). La configurazione del microcontrollore deve essere programmata secondo la Fig. 3. I codici del file V_A_256_16.hex devono essere inseriti nella memoria del programma del microcontrollore. I seguenti codici devono essere scritti nella EEPROM del microcontrollore: all'indirizzo 00H - 2CH, all'indirizzo 01H - 03H, all'indirizzo 02H - 0BEH, all'indirizzo 03H -64H.
Puoi iniziare a configurare il caricabatterie senza display LCD e microcontrollore. Scollegare il transistor VT4 e collegare i punti di connessione del suo drain e source con un ponticello. Applicare al dispositivo una tensione di alimentazione di 16 V. Selezionare il resistore R10 in modo tale che la tensione su di esso sia compresa tra 1,9 e 2 V. È possibile realizzare questo resistore su due collegati in serie. Se non viene trovata una sorgente di tensione da 16 V, applicare 12 V o 8 V. In questi casi, la tensione sul resistore R10 dovrebbe essere rispettivamente di circa 1,5 V o 1 V. Invece di una batteria, collegare in serie al dispositivo un amperometro e un potente resistore o una lampada per auto. Modificando la tensione di alimentazione (ma non inferiore a 7 V) o selezionando il carico, impostare la corrente che lo attraversa su 1 A. Selezionare il resistore R6 in modo che l'uscita dell'amplificatore operazionale DA2.2 abbia una tensione di 1,9...2 V. Come il resistore R10, è conveniente creare il resistore R6 su due. Spegnere l'alimentazione, collegare il display LCD e installare il microcontrollore. Collegare all'uscita del dispositivo un resistore o una lampada a incandescenza da 12 V con una corrente di circa 0,5 A. Quando si accende il dispositivo, il display LCD visualizzerà la tensione all'uscita U e la corrente di carica I, nonché il valore tensione limite Uz e corrente di carica massima Iz. Confronta i valori di corrente e tensione sul display LCD con le letture di un amperometro e voltmetro standard. Probabilmente varieranno. Spegnere l'alimentazione, installare il ponticello S1 e riaccendere l'alimentazione. Per calibrare l'amperometro, tenere premuto il pulsante SB4 e utilizzare i pulsanti SB1 e SB2 per impostare sul display LCD il valore più vicino a quello mostrato dall'amperometro di riferimento. Per calibrare il voltmetro, tenere premuto il pulsante SB3 e utilizzare i pulsanti SB1 e SB2 per impostare il valore sul display LCD uguale a quello mostrato dal voltmetro di riferimento. Senza spegnere l'alimentazione, rimuovere il ponticello S1. I coefficienti di calibrazione verranno scritti nella EEPROM del microcontrollore per la tensione all'indirizzo 02H e per la corrente all'indirizzo 03H. Spegnere il caricabatterie, sostituire il transistor VT4 e collegare all'uscita del dispositivo una lampada per auto da 12 V. Accendere il dispositivo e impostare Uz = 12 V. Quando Iz cambia, la luminosità della lampada dovrebbe cambiare gradualmente . Il dispositivo è pronto per l'uso. La corrente di carica richiesta e la tensione massima della batteria vengono impostate utilizzando i pulsanti SB1 "▲", SB2 "▼", SB3 "U", SB4 "I". L'intervallo di variazione della corrente di carica è 50...950 mA in incrementi di 50 mA. L'intervallo di variazione della tensione è 0,1...16 V con incrementi di 0,1 V. Per modificare Uz o Iz, tenere premuto rispettivamente il pulsante SB3 o SB4 e utilizzare i pulsanti SB1 e SB2 per impostare il valore richiesto. 5 s dopo aver rilasciato tutti i pulsanti, il valore impostato verrà scritto nella EEPROM del microcontrollore (Uz - all'indirizzo 00H, Iz - all'indirizzo 01H). È opportuno tenere presente che tenendo premuto il pulsante SB1 o SB2 per più di 4 s la velocità di modifica dei parametri aumenta di circa dieci volte. Il programma del microcontrollore può essere scaricato da ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/va-256_16.zip. Autore: V. Nefedov
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