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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Carregador microcontrolador universal. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação O autor se propôs a criar um dispositivo universal simples para carregar baterias de pequeno porte e suas baterias de vários tipos, capacidades e tensões nominais. As baterias são muito comuns hoje em dia, mas os carregadores disponíveis comercialmente para elas geralmente não são universais e muito caros. O dispositivo proposto é projetado para carregar baterias recarregáveis e baterias individuais (doravante denominadas "bateria") com uma tensão nominal de 1,2...12,6 V e uma corrente de 50 a 950 mA. A tensão de entrada do dispositivo é de 7...15 V. O consumo de corrente sem carga é de 20 mA. A precisão de manter a corrente de carga é de ± 10 mA. O dispositivo possui um LCD e uma interface amigável para definir o modo de carregamento e monitorar seu progresso. Foi implementado um método de carregamento combinado, composto por duas etapas. No primeiro estágio, a bateria é carregada com corrente constante. À medida que carrega, a voltagem aumenta. Assim que atingir o valor definido, o segundo estágio começará - carregando com uma tensão constante. Nesta fase, a corrente de carga é gradualmente reduzida e a tensão definida é mantida na bateria. Se a tensão cair abaixo do valor definido por qualquer motivo, o carregamento de corrente constante será reiniciado automaticamente. O circuito do carregador é mostrado na fig. 1.
Sua base é o microcontrolador DD1. É cronometrado a partir de um oscilador RC interno de 8 MHz. Dois canais ADC do microcontrolador são usados. O canal ADC0 mede a tensão de saída do carregador e o canal ADC1 mede a corrente de carga. Ambos os canais operam no modo de oito bits, o que é bastante preciso para o dispositivo descrito. A tensão máxima medida é de 19,9 V, a corrente máxima é de 995 mA. Se esses valores forem excedidos, a inscrição "Hi" aparecerá na tela LCD do HG1. O ADC opera com uma tensão de referência de 2,56 V da fonte interna do microcontrolador. Para poder medir uma tensão mais alta, o divisor de tensão resistivo R9R10 a reduz antes de aplicar na entrada ADC0 do microcontrolador. O sensor de corrente de carga é o resistor R11. A tensão que cai sobre ele durante o fluxo dessa corrente é alimentada na entrada do amplificador operacional DA2.1, que o amplifica cerca de 30 vezes. O ganho depende da relação das resistências dos resistores R8 e R6. Da saída do op-amp, uma tensão proporcional à corrente de carga é alimentada através do seguidor para o op-amp DA2.2 para a entrada do microcontrolador ADC1. Nos transistores VT1-VT4, é montada uma chave eletrônica, operando sob o controle de um microcontrolador, que gera pulsos na saída do OS2, seguindo na frequência de 32 kHz. O ciclo de trabalho desses pulsos depende da tensão de saída necessária e da corrente de carga. O diodo VD1, o indutor L1 e os capacitores C7, C8 convertem a tensão pulsada em uma constante, proporcional ao seu ciclo de trabalho. LEDs HL1 e HL2 - indicadores de status do carregador. O LED HL1 aceso significa que a tensão de saída foi limitada. O LED HL2 acende quando a corrente de carga está aumentando e apaga quando a corrente não muda ou cai. Ao carregar uma bateria descarregada e saudável, o LED HL2 acenderá primeiro. Os LEDs piscarão alternadamente. A conclusão do carregamento pode ser avaliada apenas pelo brilho do LED HL1. Uma seleção do resistor R7 define o contraste ideal da imagem no visor LCD. O sensor de corrente R11 pode ser feito de um pedaço de fio de alta resistência de uma bobina de aquecimento ou de um poderoso resistor de fio. O autor utilizou um pedaço de fio com diâmetro de 0,5 mm e comprimento de cerca de 20 mm do reostato. O microcontrolador ATmega8L-8PU pode ser substituído por qualquer um da série ATmega8 com uma velocidade de clock de 8 MHz ou superior. O transistor de efeito de campo BUZ172 deve ser instalado em um dissipador de calor com uma área de superfície de resfriamento de pelo menos 4 cm2. Este transistor pode ser substituído por outro de canal p com uma corrente de dreno permissível de mais de 1 A e uma baixa resistência de canal aberto. Em vez dos transistores KT3102B e KT3107D, também é adequado outro par complementar de transistores com um coeficiente de transferência de corrente de pelo menos 200. Se os transistores VT1-VT3 estiverem funcionando corretamente, o sinal na porta do transistor deve ser semelhante ao mostrado na fig. 2.
O indutor L1 é removido da fonte de alimentação do computador (é enrolado com um fio de 0,6 mm de diâmetro). A configuração do microcontrolador deve ser programada de acordo com a fig. 3. Os códigos do arquivo V_A_256_16.hex devem ser inseridos na memória de programa do microcontrolador. Os seguintes códigos devem ser escritos na EEPROM do microcontrolador: no endereço 00H - 2CH, no endereço 01H - 03H, no endereço 02H - 0BEH, no endereço 03H -64H.
O estabelecimento do carregador pode ser iniciado sem LCD e microcontrolador. Desligue o transistor VT4 e conecte os pontos de conexão de seu dreno e fonte com um jumper. Aplique ao aparelho uma tensão de alimentação de 16 V. Selecione o resistor R10 de modo que a tensão entre ele esteja na faixa de 1,9 ... 2 V. Esse resistor pode ser composto de dois resistores conectados em série. Se não houver fonte de 16 V, aplique 12 V ou 8 V. Nesses casos, a tensão no resistor R10 deve ser de cerca de 1,5 V ou 1 V, respectivamente. Em vez de uma bateria, conecte um amperímetro e um resistor poderoso ou uma lâmpada de carro em série ao dispositivo. Ao alterar a tensão de alimentação (mas não inferior a 7 V) ou selecionar a carga, defina a corrente através dela para 1 A. Selecione o resistor R6 para que a saída do amplificador operacional DA2.2 tenha uma tensão de 1,9 .. 2 V. Como o resistor R10, o resistor R6 é convenientemente composto de dois. Desligue a energia, conecte o LCD e instale o microcontrolador. Conecte um resistor ou uma lâmpada incandescente de 12 V com uma corrente de cerca de 0,5 A. Ao ligar o dispositivo, o LCD exibirá a tensão em sua saída U e a corrente de carga I, bem como a tensão limite Uz e a corrente de carga máxima Iz. Compare os valores de corrente e tensão no LCD com as leituras do amperímetro e voltímetro padrão. Eles provavelmente serão diferentes. Desligue a energia, instale o jumper S1 e ligue a energia novamente. Para calibrar o amperímetro, pressione e segure o botão SB4 e use os botões SB1 e SB2 para definir no LCD o valor mais próximo daquele mostrado pelo amperímetro de referência. Para calibrar o voltímetro, pressione e segure o botão SB3 e use os botões SB1 e SB2 para definir o valor no LCD igual ao mostrado pelo voltímetro de referência. Com a energia ligada, remova o jumper S1. Os coeficientes de calibração serão escritos na EEPROM do microcontrolador para tensão no endereço 02H, e para corrente no endereço 03H. Desligue o carregador, substitua o transistor VT4 e conecte uma lâmpada de carro de 12 V à saída do dispositivo. Ligue o dispositivo e defina Uz = 12 V. Quando Iz mudar, o brilho da lâmpada deve mudar suavemente . O dispositivo está pronto para funcionar. A corrente de carga necessária e a tensão máxima da bateria são definidas com os botões SB1 "▲", SB2 "▼", SB3 "U", SB4 "I". Intervalo de alteração da corrente de carga - 50...950 mA em passos de 50 mA. O intervalo de mudança de tensão é de 0,1 ... 16 V em etapas de 0,1 V. Para alterar Uz ou Iz, pressione e segure o botão SB3 ou SB4, respectivamente, e use os botões SB1 e SB2 para definir o valor desejado. 5 s após soltar todos os botões, o valor ajustado será escrito na EEPROM do microcontrolador (Uz - no endereço 00H, Iz - no endereço 01H). Deve-se ter em mente que manter o botão SB1 ou SB2 pressionado por mais de 4 s aumenta a taxa de alteração do parâmetro em aproximadamente dez vezes. O programa do microcontrolador pode ser baixado em ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/va-256_16.zip. Autor: V. Nefedov
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