Nabíječka do 1A.
Nabíječky
Nabíječka 6 a 12V Pb. akumulátorů v.02
Charakteristika:
Nabíjení I/U1,U2.
Pulsní nabíjecí proud o kmitočtu 500Hz.
Nabíjecí proud 0,4A / 6V akumulátor, 0,713A / 12V akumulátor
Indikace nabíjení led diodami.
Udržovací nabíjecí proud < 100mA.
Soft start - plynulý nárůst nabíjecího proudu
Ochrany:
Jestli se připojí na svorky nabíječky napětí > 14,95V, ( např: 21V akumulátor do aku vrtačky ) bliká červená LED. ( nejde nabíjet - ochrana ).
Napětí > 24,5V může poškodit mikroprocesor. ( Napěťový dělič = 4,9 ).
Ochrana proti přepólování napájecího zdroje ( D2 ).
Provozní stav nabíječky:
Není připojen aku. - bliká zelená led - pohotovostní režim. U aku. < 3V.
U aku. = 3V - 7,35V - svítí červená led - nabíjí nastaveným proudem - první fáze nabíjení
U aku. = 7,33V - svítí červená led - druhá fáze nabíjení
U aku . = 6,9V - svítí zelená led - nabito na 100 % - třetí fáze nabíjení
Blikající červená led signalizuje několik možností:
Připojení akumulátoru u kterého je napětí > 15V, nenabíjí. odpojit jedno svorku od aku. Přejde do pohotovostního stavu.
Při nabíjení se zvýšilo napětí akumulátoru nad 7,45V - 6V aku. 14,85V - 12V aku, nenabíjí. Odpojit od akumulátoru a vypnout napájecí napětí do nabíječky.
Popis:
Po připojení akumulátoru k nabíječce následuje dvou vteřinová pauza, po které mikroprocesor změří napětí akumulátoru a podle toho přejde do programu pro 6V nebo 12V akumulátor. Je tam proto, aby se při připojení svorek k akumulátoru omezily napěťové špičky, které by procesor změřil.
Nabíječka má tři fáze nabíjení.V první fázi nabíjí konstantním proudem. Nabíjecí proud by měl být 8 – 10 % kapacity akumulátoru.
Nabíjecí proud 0,4A. ( Akumulátor 6V - 4Ah ). 0,72A. ( Akumulátor 12V - 7Ah ).
Při dosažení napětí na akumulátoru ( 7,35V - 6V aku. ), nebo ( 14,72V - 12V aku. ) mikroprocesor přejde do druhé fáze nabíjení a nabíjí se konstantním napětím. Na akumulátoru se udržuje napětí na 7,33V nebo 14,72V. Podle typu akumulátoru. S přibývajícím časem při konstantním napětí pomalu klesá nabíjecí proud. Když je nabíjecí proud < 0,111A tak nabíjení přejde do třetí fáze nabíjení. Napětí na akumulátoru se udržuje na 6,9V u 6V aku, nebo 13,8V u 12V aku.
Svítí zelená led. Akumulátor je nabitý na 100%. Nabíjecí proud stále klesá a může klesnout až pod 50mA, podle samovybíjení akumulátoru a času po který je v této fázi nabíjení připojený akumulátor.
Stát by se to nemělo, ale kdyby z nějakého důvodu při nabíjení bylo napětí na akumulátoru > 7,45V, ( 6V aku. ) nebo 14,9V ( 12V aku. ), tak v tom případě se přeruší nabíjení. Upozorní na to blikající červená led. ( Ochrana proti přebíjení akumulátoru.)
Pro napájení je vhodný nap.zdroj 9V pro 6V akumulátor, 16V pro 12V akumulátor. Napájecí zdroj musí být na požadovaný nabíjecí proud + 50% rezerva.
Pokud se použije s > napětím tak na spínacím tranzistoru a snímacím rezistoru je větší ztrátový výkon a tranzistor se přehřívá. ( viz. příklad níže ).
V plastové krabičce je potřeba provrtat větrací otvory. Při nabíjecím proudu do 1A, není potřeba na T1 chladič.
Schéma zapojení:
Popis zapojení:
Nabíjení řídí mikroprocesor PIC12F683. První A/D převodník (GP0) přes napěťový dělič z rezistorů R5, trimru R6 a integrační článek R4 a C4 měří napětí na akumulátoru. Podle napětí mikroprocesor přechází do podprogramů, které ovládají různé fáze nabíjení.
Druhý A/D převodník (GP1) měří úbytek napětí na snímacím rezistoru R8, které je vyhlazeno přes druhý integrační článek R7 a C5. Mikroprocesor porovnává naměřené napětí s konstantou, která odpovídá požadovanému proudu a udržuje napětí na C5 na požadované hodnotě tak, že na PWM výstupu mění šířku impulsů. Tím se udržuje konstantní nabíjecí proud.
Z PWM výstupu je spínaný T2, který spíná výkonový tranzistor T1, přes který prochází nabíjecí proud do akumulátoru. Při přepólování akumulátoru je na
výstupu T1 ( mosfetu ) záporné napětí, které prochází přes diodu D2. Tranzistor je chráněný integrovanou diodou, která je zapojená v závěrném směru.
Na stupu GP0 je napětí mínus 0,6V. ( Měřeno proti zemi při napětí akumulátoru 12,6V ). Mikroprocesor neměří záporné napětí a přepólovaní vyhodnotí jako nepřipojený akumulátor. Bliká zelená dioda. Čeká na správné připojení akumulátoru.
LED slouží k indikaci nabíjení. ( Popis výše.) Kmitočet nabíjecího proudu je 500 Hz. Referenční napětí pro A/D převodník je napájecí napětí mikroprocesoru.
( 5V ). D2 slouží jako ochrana při přepólování napájecího zdroje.
Nastavení napětí trimrem R6:
Při odpojeném napájecím napětí a vytaženém mikroprocesoru z patice DIP8 připojíme na výstup, kde bude připojený akumulátor
( mínus na mínus, plus na plus ) regulovatelný napájecí zdroj na kterém se nastaví napětí 14,7V. Trimrem R6 se na GP0 nastaví napětí 3,0V.
Tím je nastavení hotové.
Výpočet ztrátového výkonu a proudu.
Naměřené údaje.
Příklad
Nap. zdroj = 16V. R8 = 0,22Ω.
P = Umax² / R x 24%
( 24% = délka impulsu v %, +Duty )
0,696² / 0,22 x 24% = 0,528W.
Ztrátový výkon na R8 = 0,528W.
Úbytek napětí na R8 = Uavg = 0,157V.
I = U/R = 0,157 / 0,22 = 0,713A.
Střední hodnota nab. proudu je 0,713A.
Špičkový proud je 3,16A. ( Umax / R ).
Měřeno při napětí na akumulátoru 12,6V.
Se zvyšujícím napětím na akumulátoru
se zmenšuje špičkový proud.
1 bit = 0,0222A
Je dobré používat napájecí zdroj, jehož napětí je o 3V > jak jmenovité napětí akumulátoru. Není tak velký ztrátový výkon a není potřeba použít velký chladič na odvod tepla z tranzistoru T1.
Čím větší je rozdíl mezi napětím napájecího zdroje a napětím na akumulátoru, tím větší je špičkový proud.
Seznam součástek
| kondenzátory | odpory | tranzistory | IO | diody | ostatní materiál |
C1, C3, - 100n / 50V keramické C2 - 100μ / 16V, radiální C4 - 4,7μ / 10V, radiální C5 - 4,7μ / 10V, radiální | R1 - 4k7 R2 - 1k R3 - 2k2 R4, R7, - 8k2 R5 - 15K 1% R6 - trimr 10k R10, R11 - 1k5 R8 - 0,22Ω / 5W | T1 - IRF 4905 T2 - BC337 nebo BC546 | IO1 - 78l05 IO2 - PIC 12F683 - naprogramovaný | D1 - 1N4007 D2, D3 - dvojitá LED nízkopříkonová, R / G 5 mm | napájecí zdířka 5,5/2,1 mm do DPS plošný spoj patice DIL08 kabel - Cu dvojlinka 2x1,5 mm2 - 0,6 m krokosvorky - 2 ks, červená + černá nebo vhodný konektor plastová krabička - Z 67 |
Ke stažení:
Plošný spoj 59x41 mm
Štítek na panel
Rozmístění součástek
modře je označena drátová propojka
Provedení z THT součástek
v krabičce Z 67
