продовження
Початок читайте тут:
Частина 1 . Вступ
Частина 2 . теорія
Зарядний пристрій
Літератури по акумуляторів дуже мало. Я вивчив досить, щоб повірити, що літій-іонні акумулятори будуть працювати на мене. Єдине, що мені слід було зробити, це знайти або зібрати зарядний пристрій. Мій перший акумулятор була з ноутбука AMS Tech Rodeo 7000 - до нього продавалося зовнішній зарядний пристрій за 200 $. Я шукав на Ebay і інших магазинах універсальний зарядний пристрій з інтерфейсом Smart, але не знайшов жодного, здатного обслуговувати мій акумулятор. Ці зарядні пристрої здатні давати максимальний зарядний струм в межах 1 А, вони не для великих хлопців. І я вирішив зібрати свою власну.
Я розглядав чотири можливих варіанти такого контролера заряду:
- На мікросхемах, що підтримують лінійну стабілізацію напруги / струму - найпростіші, неефективні, для зарядки більше двох осередків такі чіпи не виробляються.
- На мікросхемах, що підтримують імпульсну стабілізацію напруги / струму - більш складні і більш ефективні. Maxim і TI випускають контролери для зарядки до чотирьох осередків. Випускаються тільки для поверхневого монтажу.
- На мікросхемах, що підтримують імпульсну стабілізацію напруги / струму з інтерфейсом Smart - контролер заряду зв'язується з акумулятором і акумулятор повідомляє зарядного пристрою, що робити. Вся принадність у тому, що вам не треба знати характеристик акумулятора. Але ці мікросхеми вимагають подвійної кількості зовнішніх елементів і не працюють з акумуляторами без інтерфейсу Smart. Випускаються тільки для поверхневого монтажу.
- Використання мікроконтролера для керування зарядкою.
На щастя, Atmel опублікувала цілу статтю по цій темі - App Note AVR450 , Що описує як зібрати універсальний зарядний пристрій для NiCd, NiMH, SLA і літій-іонних акумуляторів на основі мікроконтролера AT90S4433. Саме це я взяв за основу своєї розробки. Я значно модифікував схему, додавши інтерфейс Smart, (що змусило мене замінити мікроконтролер AT90S4433 на ATmega8 ) І додати набір попередньо і параметрів, що настроюються акумулятора. Я використовував наявні у мене відповідні транзистори, MOSFET, діоди Шотткі і ферритові кільце замість зазначених, і все прекрасно запрацювало з першого разу.
проект
Нижче описано, як зібрати плату контролера зарядки і як запрограмувати AVR мікроконтролер. Для експериментів вам знадобиться літій-іонний акумулятор. Акумулятор, на якому практикувався я, до цих пір живий, незважаючи на жорстоке поводження. Чим більше ви будете знати про акумулятор, тим краще: максимальне зарядна напруга і струм (іноді надруковані на корпусі), термістор (є чи ні і його опір не завжди 10 кОм) і наявність інтерфейсу Smart.
Джерело живлення повинно забезпечувати напругу як мінімум на 2 вольта більше, ніж максимальна напруга акумулятора (в моєму випадку 14.6 В) при необхідному зарядному струмі. Я знайшов джерело живлення від ноутбука Dell дає 18 В 3.5А.
Плата зібрана з використання легко доступних компонентів, які я вибрав зі списку в статті Atmel. Деякі компоненти я замінив і зробив відповідні позначки в схемі.
ATmega8 - це мікроконтролер, що має 8 Кб флеш-пам'яті і 1 Кб ОЗУ, виконаний в 28 вивідному вузькому корпусі DIP, що підтримує тактову частоту до 16 МГц. Якщо вам не потрібен інтерфейс Smart, його і деяку частину отладочного коду можна видалити, а сам код переробити так, щоб він відповідав микроконтроллеру AT90S4433, як в первісній схемі від Atmel.
Програма для мікроконтролера написана з використанням GCC версії 3.2. Цю версію необхідно адаптувати для прямого призначення вводу / виводу. Це є результатом перетворення коду з IAR, використовуваного в статті Atmel. Програма, фактично, є комбінацією коду Atmel, перетвореного з IAR, I2C інтерфейсу, перетвореного з 68HC11 / Imagecraft і мого власного GCC коду. В результаті програма не має цілісного вигляду і в ній ясно проглядаються три різні стилі програмування.
Для управління зарядним струмом і напругою використовується ШІМ і P-канальний MOSFET. Комбінація котушки індуктивності і конденсатора великої ємності використовується для стабілізації схеми. Спеціалізовані зарядні пристрої зазвичай працюють на більш високих частотах (150 кГц в порівнянні 15 кГц) і таким чином в них можуть використовуватися компоненти менших розмірів, але в моєму випадку це не так важливо.
Зарядний пристрій генерує безперервний потік даних з UART в ПК. Я посилаю інформацію ініціалізації і інформацію про стан процесу зарядки від зарядного пристрою, і, якщо буде виявлено акумулятор з інтерфейсом Smart, його параметри можна буде подивитися в термінальній програмі на ПК. Швидкість передачі даних - 115 Кбіт / с, але при бажанні її можна знизити.
Світлодіод зарядки блимає швидко в процесі зарядки постійним струмом, повільніше при зарядці в режимі постійної напруги і горить постійно, коли зарядка закінчена.
Зарядний пристрій запрацював після декількох тижнів зусиль, ще кілька днів були витрачені на Smart інтерфейс і ще пара на те, щоб все це задокументувати.
Залізо
Для таких одноразових проектів, як цей, я вважаю за краще використовувати накрутку в комбінації з пайкою:
Я використовував односторонню перфоровану фольгированную макетну плату. Більшість компонентів я припаяв до плати, а з'єднання виконав накруткою. У цьому пристрої потрібні більш сильні силові дроти, які я встановив в потрібних місцях. Працює досить добре. Цей проект був би реальним кандидатом на виготовлення друкованої плати, але стимулу для цього у мене не виявилося, оскільки плата працює і так.
Пристрій представлений трьома схемами:
Натисніть для збільшення
власне мікроконтролер
Розроблена Atmel схема контролю заряду
Розроблена Atmel схема джерела опорного напруги
До микроконтроллеру підключений резонатор з частотою 7.3 МГц (ATmega8 підтримує до 16 МГц). Я додав 8- кнопковий перемикач в корпусі DIP для установки параметрів акумулятора і змінний резистор для установки струму заряду в «Ручному» режимі. Я використовував UART але не встановлював інтерфейс RS-232 на плату, так як у мене є дуже корисний кабель з вбудованою мікросхемою MAX233 .
На фото видно, що я приєднав радіатор до MOSFETу. Я вважаю, що при такому підході зможу без проблем отримати від 3.5 до 4 ампер. Я змонтував силові компоненти на протилежній до мікроконтролеру стороні і розвів 3 окремих землі (для мікроконтролера, аналогову та для харчування зарядного пристрою), з'єднаних тільки в одній точці. Для вимірювання напруги і струму акумулятора використовується схема на операційному підсилювачі, яка дає невелику погрішність, але в точних значеннях немає необхідності, оскільки схема калибруется програмно. Для розрахунку опору і індуктивності в вашому специфічному випадку використовуйте статтю Atmel. Можете також скористатися електронною таблицею Excel .
На випадок якщо в вашому акумуляторі немає термистора, або його опір відрізняється від 10 кому, я зробив перемичку на платі. Можна було б зробити кілька перемичок для різних опорів термістора, так як діапазон їх номіналів виявився досить широким.
Я використовував стандартний роз'єм для джерела живлення і для акумулятора. На додаток, я використовував 3-провідний кабель для підключення до термістора і інтерфейсу Smart. Роз'єми для акумуляторів дуже специфічні і їх важко знайти. Я знайшов роз'єм для мого першого акумулятора, але не знайшов для акумулятора Gateway.
закінчення читайте тут
members.shaw.ca