범용 마이크로 컨트롤러 충전기. 계획, 설명

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범용 마이크로컨트롤러 충전기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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저자는 소형 배터리와 다양한 유형, 용량 및 공칭 전압의 배터리를 충전하기 위한 간단한 범용 장치를 만드는 작업을 스스로 설정했습니다.

오늘날 배터리는 매우 일반적이지만 상업적으로 이용 가능한 충전기는 보편적이지 않고 너무 비쌉니다. 제안된 장치는 1,2~12,6V의 공칭 전압과 50~950mA의 전류로 충전식 배터리 및 개별 배터리(이하 "배터리"라고 함)를 충전하도록 설계되었습니다. 장치의 입력 전압은 7...15V입니다. 부하 없는 전류 소비는 20mA입니다. 충전 전류 유지 정확도는 ± 10mA입니다. 이 장치에는 충전 모드를 설정하고 진행 상황을 모니터링하기 위한 LCD와 사용자 친화적인 인터페이스가 있습니다.

두 단계로 구성된 통합 충전 방식이 구현되었습니다. 첫 번째 단계에서 배터리는 정전류로 충전됩니다. 충전되면 양단의 전압이 증가합니다. 설정 값에 도달하면 두 번째 단계인 정전압 충전이 시작됩니다. 이 단계에서 충전 전류는 점차 감소하고 설정 전압은 배터리에 유지됩니다. 어떤 이유로 전압이 설정 값 아래로 떨어지면 정전류 충전이 자동으로 다시 시작됩니다.

충전기 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 하나.

쌀. 1. 충전기 회로(확대하려면 클릭)

기본은 DD1 마이크로 컨트롤러입니다. 내부 8MHz RC 발진기에서 클럭됩니다. 마이크로 컨트롤러의 두 ADC 채널이 사용됩니다. ADC0 채널은 충전기 출력 전압을 측정하고 ADC1 채널은 충전 전류를 측정합니다.

두 채널 모두 19,9비트 모드에서 작동하며 이는 설명된 장치에 대해 매우 정확합니다. 최대 측정 전압은 995V이고 최대 전류는 1mA입니다. 이 값을 초과하면 HGXNUMX LCD 화면에 "Hi"라는 글자가 나타납니다.

ADC는 마이크로 컨트롤러의 내부 소스에서 2,56V의 기준 전압으로 작동합니다. 더 높은 전압을 측정할 수 있도록 R9R10 저항 전압 분배기는 마이크로컨트롤러의 ADC0 입력에 적용하기 전에 전압을 낮춥니다.

충전 전류 센서는 저항 R11입니다. 이 전류가 흐르는 동안 떨어지는 전압은 연산 증폭기 DA2.1의 입력에 공급되어 약 30배 증폭됩니다. 이득은 저항 R8과 R6의 저항 비율에 따라 달라집니다. 연산 증폭기의 출력에서 충전 전류에 비례하는 전압이 팔로워를 통해 연산 증폭기 DA2.2에서 마이크로 컨트롤러 ADC1의 입력으로 공급됩니다.

트랜지스터 VT1-VT4에는 마이크로 컨트롤러의 제어하에 작동하는 전자 키가 조립되어 OS2의 출력에서 32kHz의 주파수에서 펄스를 생성합니다. 이러한 펄스의 듀티 사이클은 필요한 출력 전압과 충전 전류에 따라 다릅니다. 다이오드 VD1, 인덕터 L1 및 커패시터 C7, C8은 펄스 전압을 듀티 사이클에 비례하여 상수로 변환합니다.

LED HL1 및 HL2 - 충전기 상태 표시기. HL1 LED가 켜져 있으면 출력 전압이 제한되었음을 의미합니다. HL2 LED는 충전 전류가 상승할 때 켜지고 전류가 변하지 않거나 하강할 때 꺼집니다. 정상적으로 방전된 배터리를 충전할 때 HL2 LED가 먼저 켜집니다. 그러면 LED가 번갈아 깜박입니다. 충전 완료는 HL1 LED의 불빛만으로 판단할 수 있습니다.

저항 R7을 선택하면 LCD 디스플레이에서 최적의 이미지 대비가 설정됩니다.

R11 전류 센서는 히터 코일의 고저항 와이어 또는 강력한 와이어 저항기로 만들 수 있습니다. 저자는 가변 저항기에서 직경 0,5mm, 길이 약 20mm의 와이어 조각을 사용했습니다.

ATmega8L-8PU 마이크로컨트롤러는 클록 주파수가 8MHz 이상인 모든 ATmega8 시리즈로 교체할 수 있습니다. BUZ172 전계 효과 트랜지스터는 냉각 표면적이 최소 4cm인 방열판에 설치해야 합니다.². 이 트랜지스터는 허용 가능한 드레인 전류가 1A 이상이고 개방 채널 저항이 낮은 다른 p 채널 트랜지스터로 교체할 수 있습니다.

트랜지스터 KT3102B 및 KT3107D 대신 전류 전달 계수가 200 이상인 또 다른 보완 트랜지스터 쌍도 적합합니다.트랜지스터 VT1-VT3이 올바르게 작동하면 트랜지스터 게이트의 신호는 그림 2과 유사해야합니다. XNUMX.

범용 마이크로컨트롤러 충전기
쌀. 2. 게이트 신호의 그래프

인덕터 L1은 컴퓨터 전원 공급 장치에서 제거됩니다(직경 0,6mm의 와이어로 감겨 있음).

마이크로컨트롤러 구성은 그림에 따라 프로그래밍해야 합니다. 3. V_A_256_16.hex 파일의 코드를 마이크로컨트롤러 프로그램 메모리에 입력해야 합니다. 다음 코드는 마이크로컨트롤러의 EEPROM에 기록되어야 합니다: 주소 00H - 2CH, 주소 01H - 03H, 주소 02H - 0BEH, 주소 03H -64H.

범용 마이크로컨트롤러 충전기
쌀. 3. 마이크로컨트롤러 프로그래밍

LCD 및 마이크로컨트롤러 없이 충전기 구축을 시작할 수 있습니다. 트랜지스터 VT4를 끄고 드레인과 소스의 연결 지점을 점퍼로 연결하십시오. 장치에 16V의 공급 전압을 적용합니다. 저항 R10을 선택하여 전압이 1,9 ... 2V 범위에 있도록 합니다. 이 저항은 직렬로 연결된 두 개의 저항으로 구성될 수 있습니다. 16V 소스가 없으면 12V 또는 8V를 적용합니다. 이 경우 저항 R10 양단의 전압은 각각 약 1,5V 또는 1V여야 합니다.

배터리 대신 전류계와 강력한 저항 또는 자동차 램프를 장치에 직렬로 연결하십시오. 공급 전압 (7V 이상)을 변경하거나 부하를 선택하여 전류를 1A로 설정하십시오. DA6 연산 증폭기의 출력 전압이 2.2 ..가되도록 저항 R1,9을 선택하십시오. 2 V. 저항 R10과 마찬가지로 저항 R6도 편리하게 XNUMX개로 구성됩니다.

전원을 끄고 LCD를 연결하고 마이크로 컨트롤러를 설치하십시오. 장치의 출력에 약 12A의 전류가 흐르는 저항 또는 0,5V 백열 램프를 연결하십시오.장치가 켜지면 LCD에 출력 U의 전압과 충전 전류 I뿐만 아니라 제한 전압 Uz 및 최대 충전 전류 Iz. LCD의 전류 및 전압 값을 표준 전류계 및 전압계의 판독 값과 비교하십시오. 그들은 아마 다를 것입니다.

전원을 끄고 점퍼 S1을 설치한 후 전원을 다시 켜십시오. 전류계를 보정하려면 SB4 버튼을 누른 상태에서 SB1 및 SB2 버튼을 사용하여 참조 전류계에 표시된 값에 가장 가까운 값을 LCD에 설정합니다. 전압계를 보정하려면 SB3 버튼을 누른 상태에서 SB1 및 SB2 버튼을 사용하여 기준 전압계에 표시된 값과 동일하게 LCD의 값을 설정합니다. 전원이 켜진 상태에서 점퍼 S1을 제거합니다. 보정 계수는 주소 02H의 전압과 주소 03H의 전류에 대해 마이크로컨트롤러의 EEPROM에 기록됩니다.

충전기의 전원을 끄고 트랜지스터 VT4를 교체하고 장치의 출력에 12V 자동차 램프를 연결하고 장치를 켜고 Uz = 12V로 설정합니다. . 장치가 작동할 준비가 되었습니다.

필요한 충전 전류와 배터리의 최대 전압은 SB1 "▲", SB2 "▼", SB3 "U", SB4 "I" 버튼으로 설정합니다. 충전 전류 변경 간격 - 50mA 단위로 950...50mA. 전압 변경 간격은 0,1V 단위로 16 ~ 0,1V입니다.

Uz 또는 Iz를 변경하려면 SB3 또는 SB4 버튼을 각각 누른 상태에서 SB1 및 SB2 버튼을 사용하여 원하는 값을 설정하십시오. 모든 버튼을 놓은 후 5초가 지나면 설정 값이 마이크로컨트롤러의 EEPROM에 기록됩니다(Uz - 주소 00H, Iz - 주소 01H). SB1 또는 SB2 버튼을 4초 이상 누르고 있으면 매개변수 변경 속도가 약 XNUMX배 증가한다는 점을 염두에 두어야 합니다.

마이크로컨트롤러 프로그램은 ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/va-256_16.zip에서 다운로드할 수 있습니다.

저자: V. 네페도프

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