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.
- 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 …
- Проверка светодиодов (кроме заряда): дозаряд, разряд, дежурю, тренировка, тренировка, дежурю, разряд, дозаряд …
- «НАПР», напряжение АБ и светодиод «дежурю».
- « ЗАР», включается заряд, светодиод «заряд» горит постоянно, светодиод «дозаряд» загорается периодически, ток заряда…
- «РАЗР», включается «разряд», ток разряда, светодиод «разряд».
- 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
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC | МК PIC 8-бит | PIC16F873 | 1 | A | ||
| DC | Кодер, декодер | SN74LS138 | 1 | К555ИД7 | ||
| OP1, OP2 | Операционный усилитель | LM358-N | 2 | |||
| DA | Оптопара | MOC3062M | 1 | |||
| VR1 | DC/DC импульсный конвертер | LM2575 | 1 | 5. | ||
| Q | Датчик температуры | DS18B20 | 1 | |||
| 7seg1 | цифровой индикатор | FYQ-3641AS21 | 1 | |||
| T1 | MOSFET-транзистор | IRF4905 | 1 | |||
| T2, T4 | MOSFET-транзистор | IRF730 | 2 | |||
| T3 | MOSFET-транзистор | IRFZ46N | 1 | |||
| VT1, VT2 | Биполярный транзистор | КТ3102 | 2 | |||
| VDS1 | Диодный мост | GBU25M | 1 | |||
| VD1 | Симистор | ВТВ16 | 1 | |||
| D1, D2, D6 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 3 | |||
| D3 | Стабилитрон | BZX55C5V1 | 1 | |||
| D4 | Диод Шоттки | 1N5818 | 1 | |||
| D5 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 1 | |||
| Led1 — Led6 | Светодиод | любые | 6 | |||
| Tr1 | Трансформатор | 80 ВА 220/17 | 1 | |||
| L1 | дроссель | 330мкГн 0.5А | 1 | |||
| Ls1 | звуковой излучатель с генератором | KPX-G1212B | 1 | 12v | ||
| Cr1 | кварц | 4 МГц | 1 | |||
| S1 | кнопка | без фиксации | 1 | |||
| S2 | выключатель | 1 | ||||
| La1 | лампа | 12В 0.15А | 1 | |||
| La2 | лампа | 12В 5А | 1 | |||
| М1 | вентилятор | 12В | 1 | |||
| F1 | предохранитель | 1 А | 1 | |||
| С1 | Конденсатор | 0.1мкФ 630в | 1 | |||
| С2 | Конденсатор | 0.01мкФ 630в | 1 | |||
| С3,6,7,10,11 | Конденсатор | 100 нФ | 5 | |||
| С4,5 | Конденсатор | 20 пФ | 2 | |||
| С8 | Электролитический конденсатор | 100мкФ 35в | 1 | |||
| С9 | Электролитический конденсатор | 2200мкФ 35в | 1 | |||
| С12 | Электролитический конденсатор | 330мкФ 16в | 1 | |||
| С13,14,16 | Конденсатор | 100n | 3 | |||
| С15 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | |||
| R1 | Резистор | 2 кОм | 1 | |||
| R2 | Резистор | 430 кОм | 1 | |||
| R3 | Резистор | 36 Ом 0.5Вт | 1 | |||
| R4,18,23,40 | Резистор | 1 кОм | 4 | |||
| R5 | Резистор | 10 кОм | 1 | |||
| R6,7 | Резистор | 430 Ом 0.5 Вт | 2 | |||
| R8 | Подстроечный резистор | 3.3 кОм | 1 | |||
| R9 | Резистор | 5.6 кОм | 1 | |||
| R10 | Резистор | 390 Ом | 1 | |||
| R11,12,14,17 | Резистор | 2.7 кОм | 4 | |||
| R13 | Резистор | 4.7 кОм | 1 | |||
| R15 | Резистор | 4.3 кОм | 1 | |||
| R16 | терморезистор | 10 кОм | 1 | |||
| R19,20,32,39 | Резистор | 100 кОм | 4 | |||
| R21 | Резистор | 2.7 кОм | 1 | |||
| R22,38 | Подстроечный резистор | 15 кОм | 2 | |||
| R24 — R31 | Резистор | 330 Ом | 8 | |||
| R33 — R36 | Резистор | 300 Ом | 4 | |||
| R37,43 | Резистор | 0.02 Ом 5 Вт | 2 | |||
| R41 | Резистор | 5.1 кОм | 1 | |||
| R42 | Резистор | 1 кОм | 1 | |||