Основы робототехники

Измеритель емкости аккумуляторов на микроконтроллере: Измеритель ёмкости аккумуляторов (Li-Ion/NiMH/NiCD/Pb)

Содержание

Измеритель емкости и внутреннего сопротивления аккумуляторов

РадиоКот Схемы Цифровые устройства Измерительная техника

Измеритель емкости и внутреннего сопротивления аккумуляторов

Знакомая картина? У многих электронщиков наверняка есть залежи подобного добра — старые и не очень аккумуляторы от портативной техники, преимущественно Li-ion на напряжение 3,7В. Описываемая конструкция предназначена для оценки состояния аккумулятора с целью определить его дельнейшую судьбу — в утиль или в очередную самоделку. Оценка производится по 2 параметрам: остаточной емкости и внутреннему омическому сопротивлению. Определение емкости происходит на основании замеров тока и напряжения в процессе разряда аккумулятора до заданного значения напряжения. Определение внутреннего сопротивления происходит на основании расчета по результатам замера токов и напряжений для двух последовательно подключаемых нагрузок.

Схема приведена на рисунке ниже.

Основа схемы распространенный дешевый микроконтроллер PIC16F676. Тестируемый аккумулятор подключается с соблюдением полярности на вход BATTERY. Через делитель R1-R3 измеряется напряжение батареи. Ток разряда измеряется с токового шунта SENS1, подключенного к преобразователю ток-напряжение выполненном на ОУ LMV711. В качестве нагрузки использованы резисторы постоянного сопротивления на 10 и 47 Ом и мощностью 5 и 0,125Вт соответственно. Этими резисторами можно задавать требуемый ток разряда, в данном случае это примерно 0,37 и 0,08А соответственно. Включение выключение нагрузок в нужный момент выполняется транзисторными ключами на биполярном и МОП-транзисторе. На резисторах R9-R11 формируется опорное напряжение для АЦП микроконтроллера. Из органов управления имеются кнопка для установки минимального напряжения, до которого будет осуществляться разряд и переключателя, который задает режим работы. Питание схемы осуществляется от источника +5В, через стабилизатор с низким падением.

Ампервольтметр с измерением отобранной ёмкости от аккумулятора на Atmega8 и дисплее от Nokia 1202

РадиоКот Схемы Цифровые устройства Измерительная техника

Ампервольтметр с измерением отобранной ёмкости от аккумулятора на Atmega8 и дисплее от Nokia 1202

С приближением холодов резко возрастает число случаев отключения электроэнергии. Это происходит как по воле природы (обледенение линий электропередач и обрывы проводов) так и из-за человеческого фактора (веерные отключения по графику). Чтобы не сидеть часами без электроэнергии автором был приобретен импульсный преобразователь напряжения =12V в

220V мощностью 200 Вт. Подключив к нему 12-вольтовый свинцовый аккумулятор можно в любой момент запитать бытовую технику указанной мощности, вплоть до телевизора. Единственное неудобство при этом – необходимость постоянно как-то отслеживать степень заряда аккумулятора, иначе в самый неподходящий момент при понижении напряжения ниже 10 В преобразователь отключается. Замер напряжения аккумулятора, тока нагрузки и подсчет отобранной у аккумулятора ёмкости с сохранением в энергонезависимой памяти – задача как раз для микроконтроллера.
В Интернете было найдено нечто подобное на форуме https://radioskot.ru/ — Цифровой измеритель тока и напряжения (автор Бухарь). Идея данного проекта была переработана под собственную задачу, в результате чего получился вот такой приборчик:

Схема электрическая принципиальная:

Измеритель содержит стабилизатор напряжения питания +3В DA2 LP2951CM-3. 0, микроконтроллер DD1 ATmega8A-AU, графический дисплей от Nokia 1202, делитель измеряемого входного напряжения R7, R8, шунт токовый R1 сопротивлением 1мОм из полоски манганина, усилитель токового канала DA1 AD8551ARZ с цепями смещения и обвязки, разъём X1 для подключения программатора, разъём X2 для подключения внешнего датчика температуры, кнопки управления SB1…SB3 а также цепи фильтрации и защиты по питанию.
Стабилизатор напряжения LP2951CM-3.0 – типа Low Dropout с допустимым входным напряжением до +30В, обеспечивает питанием +3В все цепи устройства.
Входное напряжение измеряется с помощью резистивного делителя :10 R7, R8 каналом ADC6 микроконтроллера. В качестве опорного напряжения использован его внутренний ИОН +2,56В. Резисторы использованы с допуском ±5% поскольку предусмотрена программная калибровка прибора, но для лучшей температурной стабильности всё же рекомендуются к применению резисторы с большей точностью.
Дискретность при измерении напряжения 10-ти разрядным АЦП микроконтроллера составляет 25мВ, но поскольку число замеров составляет 300, виртуальное разрешение АЦП возрастает до примерно 14 разрядов, а дискретность уменьшается примерно в 16 раз до 1,5мВ [1], чего вполне достаточно для отображения результата в формате ХХ.

ХХ В.
Схема измерения потребляемого тока состоит из шунта R1, усилителя DA1 и канала ADC7 АЦП микроконтроллера. Первоначально была идея использовать готовый шунт от сгоревшего китайского мультиметра типа M830, в котором имеется диапазон 20А. Сопротивление манганинового проволочного шунта в таких мультиметрах составляет 0,01Ом. При токе 20А рассеиваемая мощность шунта составит: P=I²R=20²∙0,01=4Вт. При рекомендованных к измерению мультиметром 10А — 10²∙0,01=1Вт.
Конечно, при кратковременных замерах тока до 10А мультиметром нагрев такого шунта будет незначительным, но при постоянном протекании тока величиной 20А (а это 10,5В∙20А=210Вт нагрузки) такой шунт явно не выдержит.
Поэтому был использован шунт сопротивлением в 10 раз меньше, т.е. 0,001 Ом. Рассеиваемая на таком шунте мощность при токе 20А составит уже приемлемые 20²∙0,001=0,4Вт. Шунт изготовлен из манганинового листа толщиной 1 мм. Размеры вырезанной полосы составляют 35х12мм с напаянными по краям медными накладками шириной 6 мм. Подобный шунт используется в некоторых типах электронных счетчиков электроэнергии.
Чтобы усилить падение напряжения на таком шунте (20А∙0,001 Ом=0,02В) до верхнего диапазона АЦП использован неинвертирующий усилитель на ОУ DA1 с коэффициентом усиления 111. В качестве ОУ был применён AD8551, имеющий, благодаря технологии Zero-Drift, довольно малое смещение нуля (Low Offset Voltage: 1 mV) и хорошую температурную стабильность (Input Offset Drift: 0.005 mV/°C) [2].
Для компенсации возможного первоначального смещения нуля конкретного экземпляра ОУ в отрицательную сторону служат резисторы R17, R18. Т.о. на входе ОУ создаётся небольшое положительное смещение, компенсируемое программным путём в процессе калибровки. Дискретность измеряемого тока АЦП микроконтроллера составляет 22,5мА. С учетом 300 замеров и виртуального разрешения АЦП около 14 разрядов реальная дискретность уменьшается примерно в 16 раз до

1,4 мА. Конденсатор C1 в цепи ООС ОУ DA1 реально был убран с платы для лучшего “зашумления” входного сигнала АЦП и уменьшения дискретности [1].
Для подсчёта отобранной от аккумулятора ёмкости временные интервалы для микроконтроллера формируются часовым кварцем ZQ1 и таймером-счетчиком 2, работающим в асинхронном режиме.
Кнопки SB1…SB3 подключены к линиям микроконтроллера через ограничительные резисторы R9…R11. В момент нажатия кнопок формируется импульс тока смачивания (10мс) для автоматической зачистки контактов кнопок, величина которого ограничивается данными резисторами в районе 6мА. Т.о. удаляется тонкая пленка окислов с контактов, образующаяся с течением времени.
Измеритель выполнен на печатной плате размерами 50х34х1,5мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Плата разрабатывалась специально под стандартный пластиковый корпус 57х37,5х18,5 мм, применяемый для телевизионных антенных фильтров и сумматоров ДМВ+МВ, разделителей и т.п.

Вид со стороны печатных проводников:

Плата фиксируется в корпусе на разъёме X2 и клеммниках X3, X4, под которые в боковых стенках сделаны пазы.

DA = DS18B20 (TO-92 (PR35))
DA1 = AD8551ARZ (SO-8)
DA2 = LP2951CM-3.0 (SO-8)

DD1 = ATmega8A-AU (TQFP-32)

h2 = STE2007 (Nokia 1202_1203_1280)

SB1-SB3 = Кнопка тактовая 6х6х6,5мм

VD1 = MBR0540 (SOD-123)
VD2 = BZV55-C33V (SOD-80)
VD3 = MBR0540 (SOD-123)

X1 = WSR-6 (Вилка на плату угловая, шаг 2мм)
X2 = WKR-3 (Шаг 2,54 мм)
X3, X4 = DG301R-5. 0 (Клеммник)

ZQ1 = Кварц часовой Ø3мм, 32768 Гц

Перемычки 1206 – 5 шт.

Дисплей монтируется в последнюю очередь – крепится к плате при помощи нескольких кусочков толстого (3 мм) двухстороннего пористого скотча. Шлейф аккуратно изгибается под 180° и припаивается к печатным дорожкам на плате паяльником с узким жалом.
После сборки и проверки монтажа необходимо запрограммировать микроконтроллер. Фьюзы (PonyProg):

После подачи питания на дисплей выведется текущая информация (напряжение, ток, сопротивление нагрузки, мощность, рассеиваемая нагрузкой, температура внешнего датчика DS18B20 (для контроля температурного режима преобразователя) и отобранная от аккумулятора ёмкость:

При отсутствии внешнего датчика температуры вместо ХХ.Х°С будет выводиться надпись “TERM OFF”:

При нажатии кнопки “▲” текущее значений ёмкости будет сохранено в энергонезависимой памяти с подтверждением в виде всплывающего сообщения:

При нажатии кнопки “МЕНЮ” на экране появляется меню настроек:

Перемещение по меню осуществляется кнопками “▲” и “▼” (при этом перемещается курсор ►слева пунктов).
Вход/выход из пункта меню настроек осуществляется кнопкой “МЕНЮ”. Активный пункт выводится с инверсией.
Первый пункт “Сохр. мАч” предназначен для включения функции автоматического сохранения текущей измеренной ёмкости при выключении питания.

Следующий пункт включает/выключает подсветку.
Пункт “Калиб.U” предназначен для калибровки канала измерения напряжения во внешнему эталонному вольтметру. Для более точной калибровки измеряемое напряжение выводится с дискретностью 1мВ.
Пункты “Калиб.I” и “Смещ.I” предназначены для калибровки токового канала. Сначала необходимо в отсутствие нагрузки выставить смещение нуля в соответствующем пункте так, чтобы получить нулевые показания тока. Вернее, в пункте “Калиб.I” показания тока должны немного выйти в положительную область и быть в диапазоне (0.000÷0.001)А, т.к. отрицательное значение АЦП не измеряет. />Для более точной калибровки измеряемый ток выводится с дискретностью 1мА. В пункте “Смещ.I” отображается заданное смещение тока и знак. При затруднении с регулировкой смещения тока следует уменьшить сопротивление резистора R18. После регулировки смещения нуля токового канала следует подключить последовательно с нагрузкой образцовый амперметр и в пункте “Калиб.I” выставить точное значение потребляемого тока.
Пункт меню “Выход” предназначен для перехода в обычный режим измерения (кнопкой “▲” или “▼”).
В нижней строке меню настроек отображается сохранённое значение измеренной ёмкости.
Обнулить измеренную ёмкость можно кнопкой “▼” в обычном режиме измерения:

Литература:
1) AVR121. Enhancing ADC resolution by oversampling
2) AD8551/AD8552/AD8554 Datasheet


 Все вопросы в
 Форум. 

Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

РадиоКот :: Измеритель ёмкости кислотных аккумуляторов.

РадиоКот Схемы Цифровые устройства Измерительная техника

Измеритель ёмкости кислотных аккумуляторов.

Поздравляю с юбилеем самого лучшего Кота на свете! Желаю бесконечного совершенствования и поменьше собак на жизненном пути.

Однажды я задумался, что меня окружают компьютерные ИБП, фонари, мопеды, мотоциклы и многое другое, содержащее в качестве источника питания аккумуляторы с номинальным напряжением 12 Вольт, которые не всегда бывают в хорошем состоянии. Ну и немного позже мне привезли около сорока штук подобных аккумуляторов, попросив их протестировать. Первое время я брал лампу накаливания от габаритных огней автомобиля, мощностью 21 Ватт на 12 Вольт, присоединял её и вольтметр параллельно клеммам полностью заряженного аккумулятора и с секундомером в руках сидел в ожидании падения напряжения до 10,8 Вольт. Исходя из затраченного времени разряда и тока нагрузки получал очень приблизительную ёмкость в Ампер/часах. Этот метод очень утомлял, позже я догадался напечатать на принтере шкалу для китайских часов, на которой была градуировка не в часах и минутах, а в Ампер/часах, при условии, что ток нагрузки от той же лампы 21/12=1,75 Ампер. Стало легче, но не намного. Дело в том, что полностью заряженный аккумулятор довольно долго может разряжаться до 11 Вольт, а потом скорость разряда резко увеличивается. Бывало отвлечёшься минут на 10, а когда глянешь на вольтметр, а там уже значительно меньше 10 Вольт, и снова приходилось заряжать аккумулятор и повторно проводить измерения, т.е. терялись ещё сутки, электроэнергия ну и нервы конечно. Но даже если измерения проводились успешно, то точности можно сказать не было никакой. Изначально аккумулятор мог быть заряжен до 13, 4 Вольт, а в конце разряда 10,8 Вольт, поэтому по закону Ома ток нагрузки в процессе измерения менялся в больших пределах, а должен быть стабильным.

Вот так я и сидел напротив часов по несколько часов в день почти месяц и ко мне пришла замечательная идея, вот её суть:

В одном часе 3600 секунд и если разряжать аккумулятор стабильным током равным 3,6 Ампер, что равно 3600 мА то можно представить, что секундная стрелка показывает не время в секундах, а ёмкость аккумулятора в миллиампер/часах. Это просто замечательно, но током 3,6 Ампера разряжать аккумуляторы, у которых ёмкость к примеру всего 3 А/ч — это очень плохо, поэтому оптимальным будет поделить и ток и время на два. Идея ясна, решено — нужно спроектировать устройство, способное выполнять измерения автоматически, используя в качестве разряжающего модуля нагрузку со стабилизированным током ровно 1,8 Ампер, при этом разряд должен прекратиться при достижении 10,8 Вольт, а счет времени разряда в секундах поделенных на два, должен остановиться, отображая на самом деле точную ёмкость аккумулятора в миллиампер/часах. При этом просто поставив запятую перед тремя младшими разрядами получим привычный показатель в Ампер/часах.

И вот тут возникла проблема: около 80% всего технического задания может выполнить микроконтроллер, но я, как и большинство радиолюбителей, к огромному сожалению, не умею программировать, так же у меня нет программатора и знаний для работы с программами для прошивки. Зато есть старые платы с кучами КМОП микросхем с привычной с детства логикой, в крайнем случае их до сих пор можно приобрести за копейки, при этом есть масса зарубежных аналогов. В результате я остановился на микросхемах 176 и 561 серий.

Через несколько недель был готов вот такой прибор:

Преимущества:

1. Очень высокая точность измерения из-за стабильного тока разряда аккумулятора при падении напряжения от 15 до 10 Вольт и применения часового генератора с кварцевой стабилизацией.
2. Отсутствие дополнительного источника питания. Питается непосредственно от измеряемого аккумулятора.
3. Отображение результата измерения в Ампер/Часах, благодаря простой математической формуле.
4. Низкое потребление тока в дежурном режиме, определяющееся в основном суммарным током потребления семисегментных индикаторов и светодиодов.
5. Модульная конструкция, удобна для различных вариантов корпуса, а так же позволяющая применять в разных комбинациях другие приборы. К примеру модуль счетчика и индикации может быть применен для построения частотомера; одометра; счетчика витков при намотке катушек, шагомера и множества других устройств. Для упрощения конструкции силовой модуль может быть исключен и заменен на другую нагрузку, например лампу накаливания 12 Вольт 21 Ватт, но точность показаний значительно снизится.
6. Микросхемы КМОП и большая часть радиоэлементов применены советского или российского производства, что часто позволяет обойтись радиолюбительскими запасами и свести затраты к минимуму.

Недостатки:

1. Основной недостаток — длительное время измерения. Измеритель изначально проектировался для тестирования аккумуляторов средней ёмкости. Ток разряда 1,8 Ампер «универсальный» для всех таких АКБ, но мал для аккумуляторов большой ёмкости. К примеру исправный стандартный автомобильный аккумулятор на 55А/ч будет тестироваться около 30 часов.
2. Из-за применения радиатора с вентилятором не удалось добиться миниатюрности конструкции. Возможно применить импортные мощные транзисторы с бОльшим максимально допустимым нагревом (у КТ818 максимум 125°С) и уменьшить габариты охлаждения, но в таком случае доступность транзисторов снизится, а цена резко возрастет.

Теперь несколько слов о схеме электрической принципиальной

В качестве генератора секундных импульсов использована микросхема U1 К176ИЕ12 или К176ИЕ5 (последняя использована на печатной плате) В процессе измерения аккумулятора эта микросхема выдает импульсы частотой ровно 1Гц. Светодиод D1 соответственно моргает в такт секундам, сигнализируя о работе прибора в режиме счета. Как писал выше, время нужно поделить на два, с этой задачей справляется делитель импульсов на триггере, выполненном на половинке микросхемы U2 К561ТМ2, таким образом получаем положительные импульсы один раз в две секунды. Для себя решил, что оптимальным пределом измерения прибора должно быть 99,999 А/ч, но точность до единиц миллиампер абсолютно не нужна, поэтому решил убрать младший разряд, оставив четыре разряда, упростив модуль счетчика. Для этого с помощью микросхемы U3 на К561ИЕ8 поделил импульсы ещё на 10, в итоге с основной платы поступает один импульс каждые 20 секунд, которые и считает счетчик на классической схеме, выполненной на микросхемах К176ИЕ4.

Эти микросхемы предназначены для использования совместно с ЖК индикаторами, но современные импортные светодиодные семисегментные индикаторы потребляют очень малые токи, что в некоторых случаях позволяет подключать их непосредственно к выводам микросхем, у меня были такие индикаторы, к сожалению без маркировки, к тому же мне нужна минимальная яркость для работы в темном помещении, для большей яркости уже необходимо применение ключевых транзисторов. С помощью резистора R3S подведено питание запятой, в результате получил индикацию в таком виде : 00.00 , что соответствует показаниям в Ампер/часах.

При подключении полностью заряженного аккумулятора, через микросхему U6 7805 запитывается вся цифровая часть схемы и с помощью логического элемента на U4:A формируется импульс сброса, так же импульс может быть подан в любое время вручную, нажатием кнопки start/reset. Этот импульс сбрасывает показания счетчика в ноли, так же сбрасывает делитель на 10, чтобы итоговые показания были точнее и переводит второй триггер микросхемы 561ТМ2 в режим разрешения счета. Пока эта микросхема находится в таком состоянии — на её выводе 12 логический ноль разрешает работу генератора секундных импульсов, а логическая единица на выводе 13 открывает транзисторы Q3 и Q4, которые подключают к клеммам аккумулятора нагрузку. Стабилизация тока нагрузки, независимо от напряжения, выполняется транзистором Q5 КТ818 и микросхемой U7 LM317T. Подбором резистора R20 устанавливается общий ток схемы 1,8 Ампер (учитывается ток потребления цифровых модулей, поэтому на схеме 1,76 Ампер указано именно в разрыве питания нагрузки, остальные 40 миллиампер в моем случае потребляют все остальные узлы). R20 может ощутимо нагреваться и точность его важна вплоть до сотых Ома, поэтому я подобрал комбинацию параллельно/последовательно соединенных резисторов, мощностью не менее 5 Вт и при каждом повторении конструкции плата может немного отличаться, под соответствующие резисторы.

В качестве нагрузки, рассеивающей остальную мощность, применил распространенный транзистор IRFZ44. Резисторы R21 и R22 подобраны так, чтобы транзистор был открыт не полностью, соответственно потреблял ток не более 2 Ампер при напряжении аккумулятора 10 Вольт. Использование нагрузки с меньшим сопротивлением могло бы восприниматься как короткое замыкание и вывести из строя стабилизатор тока.

Транзисторы и микросхема модуля нагрузки ощутимо нагреваются, поэтому необходим большой радиатор, но для уменьшения габаритов используется радиатор с вентилятором от старого процессора компьютера. Через изолирующие термопроводящие прокладки к нему закреплены Q4,Q5,Q6,U7. Вентилятор охлаждения, включающийся вместе с нагрузкой только в режиме измерения, подключен через стабилизатор на микросхеме 7809, чтобы снизить зависимость оборотов от изменения напряжения.

В процессе измерения за напряжением аккумулятора постоянно следит компаратор на микросхеме U5 LM311. Пока напряжение выше 10,8 Вольт — на выходе компаратора высокий уровень, который инвертируется в низкий логическим элементом U4:B. Как только напряжение аккумулятора упадет до 10,8 Вольт, компаратор сформирует на выходе U4:B единицу, которая переводит триггер U2:B во второе состояние, при этом появившаяся единица на выводе 12 останавливает работу генератора, тем самым счетчик замирает с показаниями, которые были в этот момент. Так же включается светодиод D2, сигнализирующий о завершении измерения. На выводе 13 U2:B соответственно формируется низкий уровень, полностью отключая модуль нагрузки. Известный факт, что при снятии нагрузки с АКБ его напряжение резко возрастает, поэтому компаратор может снова переключить свое состояние, но счет снова не возобновится, благодаря тому, что на выводе 8 U2:B присутствует низкий уровень, а два низких уровня на входе триггера не меняют его текущего состояния.

Предохранитель F1 и диод D3 выполняют функцию защиты от переполюсовке питания. Резисторы со звездочкой подбираются по яркости свечения индикаторов. Я их вообще не использовал, но так лучше не делать для нормального режима работы микросхем.

Настройка.

Основная настройка — это подбор резистора R20, описанная выше. Наиболее объективные показания можно получить при подключении амперметра в разрыв питания всего устройства.
Для настройки порога переключения компаратора необходимо вместо аккумулятора подключить лабораторный блок питания с током не менее двух Ампер и регулируемым напряжением до 15 Вольт. Подав 15 Вольт запустить измеритель кнопкой start/reset и плавно уменьшая напряжение, подстройкой резистора R13 добиться отключения режима счета именно в момент падения напряжения до 10,8 Вольт.

Немного фото.

Плата основного модуля

Плата модуля индикации

Конструкция.

Шасси корпуса изготовил из листового металла 2мм с помощью болгарки и сварки. Это позволило прямо в шасси просверлить отверстия и нарезать резьбу для стоек крепления плат и винтов кожуха. Передняя панель выпилена из тонкого гетинакса, отверстие для индикаторов изнутри заклеено прозрачным пластиком от коробки компакт диска (можно затонировать, но мне это не нужно). Сразу прошу прощения у ценителей русского языка за надписи на английском языке, хотел сделать всё на русском, но в моём Sprint-Layout v5.0 нет русского шрифта 🙁 Для защиты надписей сделанных методом ЛУТ, да и самих печатных плат, применяю лак-спрей. Кожух (крышку) изготовил из листа металла от боковой стенки корпуса старого компьютера. Она прекрасно гнется и режется, замечательный способ испытать себя в качестве жестянщика. Вверху кожуха сделаны отверстия для входа охлаждающего воздуха, а по бокам для выхода нагретого. При таком решении радиатор не нагревается больше 40 градусов. Все металлические элементы корпуса окрашиваю молотковой эмалью. Такая эмаль, помимо придания всем знакомого вида приборов, так же является отличной защитой от коррозии и выполняет функции грунтовки, так как содержит несколько соответствующих компонентов.

Так конструкция выглядит внутри:

Ниже прикреплены файлы печатных плат в Sprint-Layout. Основной модуль можно оставлять как есть, а вот модули измерения и нагрузки исключительно для ознакомительных целей, так как могут изменяться в зависимости от схемотехнических решений и используемой элементной базы.


 Файлы:
Печатные платы

Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Автоматическое зарядно-тренирующее устройство и измеритель ёмкости для 12V герметичных аккумуляторов (ATMEGA8)

Приветствую всех читателей Датагор. ру и любителей электроники!
Сегодня я хочу продемонстрировать вам устройство, которое зародилось благодаря статье Александра (koan51) о способе проверки ёмкости 12-вольтовых аккумуляторных батарей. Прочитав всё вдоль и поперёк, я решил устройство немного «допилить» и «отполировать» под себя.

Меняю PIC контролера на любимый AVR, 7-сегментные индикаторы на знаковый LCD, ну и дорабатываю программный код в плане расширения функционала касаемо калибровок и прочих мелочей.

Ну-с, товарищи паятели, берём статью, железяки, паяльник и поехали! :bye:

Содержание / Contents

Я давно хотел собрать прибор для проверки 12В/7Аh аккумуляторных батарей (АКБ), т.к. на работе их накопилось немало, а качество закупаемых батарей не всегда доходит до приемлемого уровня. И вдруг я наткнулся на датагорскую статью от koan51. Идея прибора проста: заряжать и разряжать батарею фиксированным током, измеряя время в процессе работы при контроле напряжения. Зная все три величины, можно измерить ток по простой формуле — время, умноженное на ток.
Набросал схему, основываясь на статье Александра.
Как видно по схеме, управляющие/контролирующие цепи тока заряда и разряда АКБ остались прежними, только собраны они на регуляторах LM317 вместо LM7805 и MOSFET ключи Q1, Q3 применены несколько иной марки.

Токами зарядки и разрядки можно управлять резисторами R1, R9. При данных на схеме сопротивлениях в 1,25 Ом, ток через стабилизатор составит около 1 Ампера. Я нашёл в магазине лишь 1,5 Омные резисторы, которые выдали мне 833 мА, его и запишем в прибор, т.к. в программе заложен функционал для калибровки всех токов, но об этом позже.

Элементы U1, U2, U3 прикреплены на радиатор с маленьким вентилятором, который питается от двух ножек МК в 5 В (решил, что особо сильно крутить кулер не нужно, нагрев радиатора не такой сильный, да и шума много будет, а две ноги от МК с запасом покрывают максимально допустимый нагрузочный на порт МК ток).

Питание прибора осуществляется от импульсного БП, который ранее обеспечивал питанием какой-то небольшой ЖК монитор. Однако мне пришлось поднять ему напряжение, немного изменив делитель напряжения на TL431, т.к. он выдавал всего 19 В (3А) и также понадобилось перепаять выходные конденсаторы на 35 В, после чего он стал выжимать все 24 В на ура!

Сам микроконтроллер ATMEGA8 питается стабилизированным в 5 В напряжением от 7805 (U3). Защитный диод D1 служит для предотвращения протекания тока от АКБ обратно в импульсник при отсутствии внешнего источника питания.

Дополнительно в схему был давлен зуммер LS1, который пищит на каждом шаге работы устройства, что удобно при длительной его работе, сидишь рядом, не глядя на него, и слышишь, как он переходит от этапа к этапу, удобно.

Также была добавлена индикации состояния ключей (идёт зарядка – горит зелёный или разрядка – горит красный) состоящая из двух светодиодов.

Управление реализовано на трёх кнопках «MODE», «START» и «RESET». Кнопкой «MODE» можно переключать шаги работы с 1 до 4, кнопка «START» служит для начало проведения замеров (во время проведения замеров, при нажатии данной кнопки, прибор покажет историю токов на каждом шаге), а кнопка «RESET» (её нужно удерживать пару секунд) сбрасывает программу устройства, в начальное состояние, очищая также историю.Логика работы проста и состоит из 4 этапов:
STEP 1 — разряд АКБ до напряжения 10.7В;
STEP 2 — заряд АКБ до напряжения 15В;
STEP 3 — разряд АКБ до напряжения 10.7В;
STEP 4 — заряд АКБ до напряжения 15В.
— На каждом этапе, происходит измерение времени.
— Контролируется напряжение на АКБ.
— Можно пропустить не нужные шаги, перейдя сразу на 2, 3 или 4 шаг.
— Основным показателем состояния АКБ будет емкость, измеренная на третьем шаге.

В случае пропадания контакта с АКБ или же короткого замыкания клемм, прибор остановит свою работу и высветит «ERROR» ошибку.

Программу я изначально старался писать как можно более универсальной. Прочитав про реализацию калибровки на основе EEPROM из статьи Александра, я решил завести специальное меню калибровки т.к. LCD позволяет всё красиво нарисовать и показать.
— Максимальное время таймера: до 100 часов.
— Диапазон калибровки напряжений: 3.0 – 20.0 В, шаг 100 мВ.
— Диапазон калибровки тока заряда/разряда: 100 – 10 000 мА, шаг 1 мА.
— Максимальный ток заряда/разряда: ограничен LM317, в 1,5А. (можно добавить мощный транзистор с увеличенными по мощности резисторами R1 и R9, который увеличит его вплоть до 10А). Так как я любитель упаковывать все детали в как можно меньший корпус, мне пришла на ум идея опробовать «буржуйский» способ производства корпусов из текстолита Алексея (AlexD). :yahoo:

Процесс производства мне показался несколько утомительным, однако результат впечатляет. После покраски корпус стал прям как заводской! Но, пожалуй, я буду использовать данный метод только для маленьких корпусов, всё-таки цена на текстолит кусается.
Не обращайте внимания на особые текстуры моих стен, у меня идёт ремонт!

Первые шаги разработки или прототип устройства, замеры все вручную.

Прошивка прототипа программы в демо-плату и поиск багов.

Будущие модули устройства, кулер, контроллер ATMEGA8 и импульсник.

Все модули в сборе, пришла пора делать корпус.

Плата контроллера, силовые дорожки пропаял оловом, по понятной причине.

Напилил листы текстолита и скрепил временными точками.

Вроде всё уместилось, компактно, как я люблю.

Просверлил отверстия для вентиляции.

У меня закончился текстолит, пришлось использовать гетинакс на лицевую часть.

Пропаял все швы феном и понял, лучше бы я сделал пропайку оловянными точками, корпус немного повело дугой.
Покрасил всё это дело обычной краской из баллончика.

Внутри стало более уютнее всё.

И лицевую крышку также покрыл краской.

Вытащил диэлектрик со старого блока питания и придал ему форму под корпус.

Прикрепил на ножку импульсник, подложив диэлектрик.

Также прикрепил на лицевую часть оставшиеся компоненты устройства.

Кулер вписался как родной.

Изначально я планировал использовать один двухцветный светодиод, но потом досверлил отверстия и заменил их на два отдельных, слева разрядка, справа зарядка.

Радиатор с кулером нашёл, грубо говоря, на мусорке, от древнего компа времён динозавров, который подошёл как нельзя лучше.

Все компоненты прибора разделил на логические блоки: импульсный БП, основная плата, система охлаждения и периферия.
Вовнутрь корпуса уложил пластиковый изолятор и закрепил всё винтиками между собой. Вот она, мания всё делать компактно.

Размеры текстолита для самодельного корпуса:
Лицевая сторона: 64×147 мм.
Торцы: 64×52 мм.
Боковины: 52×147 мм.
Низ: 60×145 мм.

Микроконтроллер ATMEGA8 работает от внешнего кварца на 4,096 МГц. Данная частота выбрана для более точного расчета времени.
Необходимо выставить соответствующие фьюзы в нём при его прошивке.
Калибровка заключается в измерении тока заряда/разряда АКБ, и внесения значений тока и диапазона напряжений АКБ в энергонезависимую EEPROM память прибора. Суть в том, что резисторы R1, R9 могут отличаться по номиналу друг от друга, следовательно, у каждого режима будет свой ток, поэтому необходимо измерить на месте все токи и внести их в прибор.

1. После сборки всех элементов, подаётся питание на устройство, при этом АКБ отключена от прибора, на экране высветится ошибка «ERROR», говорящая о том, что батарея не найдена, это нормально.

2. Подключаем батарею последовательно с амперметром к контактам прибора и нажимаем на кнопку «START», записывая на бумажку ток разряда АКБ.

3. Сбрасываем устройство удержанием кнопки «RESET» в течение пары секунд и с помощью кнопки «MODE», выбираем «STEP 2» т.е. зарядка.

4. Нажимаем «START» и замеряем ток заряда АКБ.

5. Отключаем питание прибора от сети вообще.

6. Зажимаем кнопки «MODE» и «START», после подаём питание прибору.

7. Высветится надпись «CALIBRATING MODE», отпускаем все кнопки.

8. Далее вводим в прибор измеренные значения тока заряда и разряда АКБ, и необходимые значения напряжений заряда/разряда АК (кнопка «MODE» переключает меню, кнопки «START» и «RESET» служат как +/- значений. )

9. После 5-го по счёту нажатия кнопки «MODE», прибор пискнет и перейдёт в рабочий режим, сохранив в своей памяти EEPROM введённые данные.

Примечание: в режиме калибровки, при настройке тока, кнопки +/- можно зажимать на пару секунд, они перейдут в режим быстрого изменения значений, примерно 100 мА в секунду.

На этом калибровка закончена, можно выдохнуть.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Осталось сделать лицевую наклейку, но руки так и не дошли до неё. В целом, работой прибора я остался доволен, однако думаю в будущем собрать модуль для данного прибора, с большим радиатором внутри, дабы повысить токи, скажем, до 5 Ампер, т.к. время проверки одной батареи занимает весь день, а их может быть с десяток штук под рукой.

На этом всё, спасибо за внимание!

Мне 27, с паяльником подружился в 10 лет. В 22 скатился в сферу микроконтроллеров.

Тестер ёмкости автомобильного аккумулятора (ATmega8A + LM2575). Готовимся к зиме

Приветствую, граждане Датагории! Позвольте представить вам очередное моё творение — тестер емкости аккумуляторной батареи. Устройство, конечно, не на каждый день, но иногда без него швах!

Понадобилось мне измерить оставшуюся ёмкость кислотного аккумулятора, зимой ведь каждый Ампер на счету, может пора и заменить батарею? Простые тесты с нагрузочной вилкой и измерением плотности меня не устраивали, они не давали мне информации о том, хватит ли мне энергии прогреть автомобиль 40 минут на ПЖД (примерно 8 А/ч) и потом запустить автомобиль стартером.

Содержание / Contents

Как и всякое дитя, это рождалось в муках. В основном из-за ошибок «акушера».
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Контроллер управляемого разряда

Расстановка фьюзов при программировании МК ATmega8AПри подключении клемм на АКБ питание поступает на преобразователь, собранный на микросхеме LM2575-5 и питает микроконтроллер ATmega8A.
Контроллер считывает напряжение на аккумуляторе и если напряжение выше 11в — включает реле К1 (RL1) подключая разрядную нагрузку (2 лампы Н4).

Ток разряда (10 А) поддерживается регулятором на полевом транзисторе и операционном усилителе, в качестве шунта используется резистор 0,1 Ом 10 Вт.
На ЖК-дисплее отображается ток разряда, напряжение на аккумуляторе, текущее время разряда и предыдущее измерение в А/ч.

Ток разряда на дисплей я вывел не от дурной головы (он стабилен и всегда 10 А), при настройке прибора, выяснилось, что проводники мультиметра очень серьёзно искажают результат измерения, пришлось ввести измерение тока в сам прибор и выполнять настройку по дисплею.

После снижения напряжения АКБ до 10,5 В, нагрузка отключается и срабатывает программный блинкер, не позволяющий прибору продолжить измерение после частичного восстановления напряжения на батарее и результат измерения выводится на дисплей.

В программу введена коррекция на погрешность измерения по собственному потреблению и остаточной ёмкости.

Собран тестер АКБ в корпусе БП АТХ. Радиатор на транзистор регулятора взял от охладителя процессора старого компьютера (очень удобно, сразу с кулером).
При этом места в корпусе остаётся маловато.

Плату развёл криво, на выставку не рассчитывал, на двустороннем стеклотекстолите (при этом ещё 4 перемычки вышло).

Под лампы пришлось вырезать отверстия в крышке, получилось интересно, вид как у лампового усилителя.Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
5. Все номиналы деталей указаны на ПП.Прибор тестировался на СТО в аккумуляторном цехе на новых и «б/у» аккумуляторах. Результатами ребята остались довольны и уговорили меня оставить прибор им в постоянное пользование. Пришлось мне собирать второй для себя.Исходники и прошивка: ▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Печатная плата в ЛэйАут: ▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Лёгкой вам зимы!

Я, как говорится, железный электронщик. Микрухи, транзисторы и т.п. По проф-сии телемастер.

До последнего момента паял помаленьку для сэбэ. Работал слесарем КИПиА, наладчиком электронных систем управления ТЭП на большегрузных самосвалах.

На этот сайт забрел по поиску, когда искал более внятное описание AVR. Недавно, собирая очередной разработанный девайс, понял, что размеры и сложность прибора не соответствуют его функции — появился повод вплотную заняться самообразованием (повышением квал-ции). Решил изучить МК.

Измеритель емкости аккумуляторной батареи | Все своими руками

В стать приводится схема измерителя емкости автомобильных аккумуляторов. Основой схемы является микроконтроллер PIC16F873A. Вся информация выводится на светодиодный индикатор с общим катодом.

Вообще я эту схему и программу сочинял по настоятельной просьбе одного из посетителей сайта уже давно, но этот настоятельный посетитель скоропостижно куда-то пропал. Поэтому выкладываю все и для всех.

В принципе схема состоит из уже проверенных рабочих фрагментов из разных устройств, поэтому данное устройство я в «железо» не воплощал. Работа измерителя была симулирована в PROTEUS 7.7 SP2.

Работа схемы

На транзисторе VT1 и ОУ DA1.1 – LM358N собран электронный эквивалент нагрузки со стабилизацией втекающего тока разряда испытуемого аккумулятора.

Уровень тока разряда устанавливают подстроечным резистором R5. Низкоомный резистор R7 является датчиком тока для усилителя DA1.1, с него же снимается сигнал для АЦП микроконтроллера – цифровой амперметр. На ОУ DA1.2 собран компаратор ограничения напряжения разряда аккумулятора. Контролируемое напряжение с разряжаемого аккумулятора через делитель напряжения R8 и R9 подается на инвертирующий вход ОУ DA1.2. Коэффициент деления этого делителя составляет 1:10, это же напряжение через переключатель SA1, контакты 1-3 подается на оцифровку на вход RA1 микроконтроллера DD1. Это цифровой вольтметр. На не инвертирующий вход ОУ DA1.2 подается опорное напряжение с делителя R2 и R3. Резистором R9 производится подстройка показаний цифрового вольтметра. Резистором R3 производится установка напряжения ограничения разрядки аккумулятора. Величину этого напряжения можно посмотреть, переведя переключатель SA1 в нижнее по схеме положение. Транзистор VT2 – это импульсный усилитель звукового сигнала окончания разрядки аккумулятора. Изменяя величину резистора R13, можно изменять громкость звучания громкоговорителя ВА1. Микросхема DA2 – стабилизатор напряжения питания микроконтроллера, а так, как в качестве опорного напряжения при оцифровке сигналов в программе выбрано напряжение питания контроллера, то величина этого напряжения должна быть отрегулирована резистором R11 на уровне 5,12В. Светодиод HL1 это индикатор окончания процесса измерения.

Настройка прибора

Не вставляя запрограммированный микроконтроллер, подаем питание на правильно собранное устройство. Резистором R11 устанавливаем на выходе стабилизатора напряжение 5,12 вольт. Снимаем напряжение питания с платы и вставляем микроконтроллер. Переводим переключатель SA1 в верхнее положение, отключает коллектор транзистора VT1, подаем на разъем подключения аккумулятора контрольное напряжение 12 вольт. Такого же показания добиваемся на индикаторе вольтметра с помощью резистора R9. Переводим переключатель SA1 в нижнее положение, и выставляем напряжение ограничения разрядки, например, 10,5 вольт. При этом напряжение на выходе ОУ DA1.2 должно быть равно нулю. Начинаем плавно уменьшать контрольное напряжение и в районе 10,5 вольт должен сработать компаратор, при этом на его выходе напряжение должно возрасти до, примерно, пяти вольт (логическая единица). Эту единичку зафиксирует контроллер и подаст прерывистый звуковой сигнал, сигнализирующий о конце измерения емкости аккумулятора. Одновременно засветится светодиод HL1.

Далее восстанавливаем цепь коллектора транзистора VT1.

В цепь разряда аккумулятора включаем контрольный амперметр, устанавливаем нужный ток (ток разряда автомобильных аккумуляторов выбирают в соответствии с формулой С/10, где С – емкость аккумулятора)разряда резистором R5 и сверяем наши показания с контрольными. Точность нашего амперметра в основном зависит от точности величины резистора датчика тока R7. Если показания будут завышенными, то величину резистора R7 надо будет уменьшить.

Работа с прибором.

Берем полностью заряженный аккумулятор и подключаем к устройству. Отсчет времени разряда начинается сразу же. На левом по схеме индикаторе мы увидим значение тока разряда, на среднем — напряжение на разряжаемом аккумуляторе, при условии, что SA1 в верхнем положении. На правом индикаторе со временем будет отображаться текущие значения емкости. Емкость определяется с точностью до десятых долей. Из этого следует, что показания емкости будут меняться каждые 6 минут. После того, как напряжение на аккумуляторе уменьшится до выбранного вами предела, засветится светодиод, прозвучит сигал. Контроллер зафиксирует измеренную емкость, но процесс разряда не прекратится, имейте это ввиду.

На этом все, Успехов, К.В.Ю.

Скачать полный проект можно здесь ↓.

Скачать “Измеритель-емкости-аккумуляторной-батареи” Измеритель-емкости-аккумуляторной-батареи.rar – Загружено 702 раза – 458 КБ

Обсудить эту статью на — форуме Радиоэлектроника, вопросы и ответы.

Лучший тестер емкости аккумулятора — отличные предложения на тестер емкости аккумулятора от глобальных продавцов тестеров емкости аккумулятора

Отличные новости . Вы попали в нужное место для тестера емкости аккумулятора. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, так как этот лучший тестер емкости аккумуляторов в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели тестер емкости аккумулятора на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в тестере емкости аккумулятора и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести battery capacity tester по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Лучший измеритель емкости аккумулятора — отличные предложения на счетчик конденсатора аккумулятора от глобальных продавцов измерителя емкости аккумулятора

Отличные новости . Вы попали в нужное место для измерителя емкости аккумулятора.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот лучший измеритель конденсатора батареи вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели измеритель емкости аккумулятора на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в измерителе емкости аккумулятора и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести конденсаторный измеритель батареи по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Система мониторинга напряжения автомобильного аккумулятора на базе микроконтроллера

DIY PIC

В этом проекте мы собираемся создать систему мониторинга автомобильного аккумулятора на основе PIC на плате . Здесь мы разработали печатную плату с помощью онлайн-симулятора печатных плат EASYEDA и конструктора.Эта схема мониторинга автомобильного аккумулятора используется для контроля мощности автомобильного аккумулятора, просто подключив его к розетке на приборной панели автомобиля. Печатная плата PCB также может использоваться в качестве прибора для измерения напряжения или вольтметра без использования автомобильного зарядного устройства USB. Мы прикрепили здесь клеммную колодку для измерения напряжения других источников питания, просто подключив к ней два провода от источника питания.

Требуется компонентов:

  1. PIC Микроконтроллер PIC18F2520 -1
  2. Сборная печатная плата -1
  3. Разъем USB -1
  4. 2-контактный клеммный разъем (опция) -1
  5. Семисегментный дисплей с общим анодом (4 в 1) -1
  6. BC557 Транзистор -4
  7. 1к резистор -6
  8. 2к резистор -1
  9. 100R резистор -8
  10. 1000 мкФ конденсатор -1
  11. Конденсатор 10 мкФ -1
  12. 28-контактная база ИС -1
  13. женские палочки -1
  14. 7805 Регулятор напряжения -1
  15. Автомобильное зарядное устройство USB -1
  16. светодиод -1
  17. Стабилитрон 5.1м -2
  18. USB-кабель (тип B или совместим с Arduino UNO) -1
  19. Кристалл 20 МГц -1
  20. Конденсатор 33пФ -2

Описание:

Как правило, не важно каждый раз измерять заряд аккумулятора автомобиля, но нам часто необходимо знать напряжение аккумулятора во время зарядки, чтобы проверить, заряжается он или нет. Этим мы можем защитить аккумулятор от отказа из-за неисправной системы зарядки. Напряжение автомобильного аккумулятора 12в при зарядке около 13.7v. Таким образом, мы можем определить, хорошо заряжается наш аккумулятор или нет, и можем исследовать причины отказа аккумулятора. В этом проекте мы собираемся реализовать измеритель напряжения для автомобильного аккумулятора с использованием микроконтроллера PIC. Автомобильный прикуриватель или автомобильное зарядное устройство USB используется для подачи напряжения батареи на вывод АЦП микроконтроллера с помощью схемы делителя напряжения. Затем 4-значный семисегментный дисплей используется для отображения значения напряжения батареи.Эта схема может измерять напряжение до 15 В.

Когда автомобильный аккумулятор заряжается, напряжение на клеммах аккумулятора фактически исходит от генератора / выпрямителя, поэтому система показывает 13,7 вольт. Но когда аккумулятор не заряжается или двигатель автомобиля не работает, напряжение на клемме аккумулятора соответствует фактическому напряжению аккумулятора около 12 В.

Мы также можем использовать ту же схему для измерения напряжения других источников питания до 15В. Для этого мы впаяли клеммную колодку (пластиковый блок зеленого цвета) в печатную плату, где вы можете подключить два провода от источника питания и контролировать напряжение. Проверьте видео в конце, где мы его продемонстрировали, измерив напряжение переменного источника питания, USB-блока питания и адаптера переменного / постоянного тока на 12 В. Также проверьте простую цепь монитора батареи и цепь зарядного устройства 12 В.

и рабочее пояснение:

В этой схеме контроля напряжения батареи мы считали напряжение автомобильной батареи, используя встроенный аналоговый вывод микроконтроллера PIC, и здесь мы выбрали вывод AN0 (28) микроконтроллера через схему делителя напряжения.Для защиты также используется стабилитрон на 5,1 В.

7-сегментный дисплей 4 в 1 используется для отображения мгновенного значения напряжения автомобильного аккумулятора, подключенного к портам PORTB и PORTC микроконтроллера. Регулятор напряжения 5 В, а именно LM7805, используется для питания всей цепи, включая семисегментные дисплеи. Кварцевый генератор 20 МГц используется для синхронизации микроконтроллера. Схема питается от самого автомобильного зарядного устройства USB с помощью LM7805. Мы добавили порт USB на печатную плату, чтобы мы могли напрямую подключить автомобильное зарядное устройство USB к цепи.

Автомобильное зарядное устройство USB или прикуриватель обеспечивает регулируемое питание 5 В от автомобильной розетки на 12 В, но нам нужно измерить фактическое напряжение автомобильного аккумулятора, поэтому мы настроили автомобильное зарядное устройство. Вам нужно открыть автомобильное зарядное устройство USB, затем найти клеммы 5 В (выход) и 12 В (вход), а затем удалить подключение 5 В, протерев его наждачной бумагой или каким-либо твердым предметом, и напрямую замкнуть выходной разъем USB на 12 В. Сначала откройте соединение 5 В от порта USB автомобильного зарядного устройства USB, а затем подключите 12 В к порту USB, к которому было подключено 5 В.Как показано на рисунке ниже, мы перерезали соединение, обведенное красным кружком, оно может отличаться от вашего автомобильного зарядного устройства.

Для настройки АЦП здесь мы выбрали аналоговый вывод AN0 с внутренним опорным напряжением 5 В и частотой f / 32 для преобразования АЦП.

Для расчета напряжения автомобильного аккумулятора по значению АЦП мы использовали следующую формулу:

Расчет коэффициента резистора:

В этом проекте мы считываем напряжение автомобильного аккумулятора, которое (обычно) составляет около 12-14 В. Итак, мы выполнили этот проект, предполагая, что максимальное напряжение 15 В означает, что эта система может считывать максимальное напряжение до 15 В.

Итак, в схеме мы использовали резисторы R1 и R2 в части делителя напряжения и их значения:

Фактор резистора = 1023.0 * (1000/2000 + 1000)

Коэффициент резистора = 1023,0 * (1/3)

Коэффициент резистора = 341,0 для напряжения до 15 В

Итак, окончательная формула для расчета напряжения будет следующей, которую мы использовали в Кодексе, приведенном в конце этой статьи:

Проектирование схем и печатных плат с использованием EasyEDA:

Чтобы спроектировать схему для монитора напряжения автомобильного аккумулятора , мы использовали EasyEDA, бесплатный онлайн-инструмент EDA для создания схем и печатных плат без проблем.Ранее мы заказывали несколько печатных плат у EasyEDA и по-прежнему пользуемся их услугами, поскольку мы обнаружили, что весь процесс, от чертежа схем до заказа печатных плат, более удобен и эффективен по сравнению с другими производителями печатных плат. EasyEDA предлагает бесплатные чертежи схем, моделирование, проектирование печатных плат, а также предлагает высококачественные, но недорогие услуги по индивидуальному заказу печатных плат. Ознакомьтесь с полным руководством по использованию Easy EDA для создания схем, макетов печатных плат, моделирования схем и т. Д.

EasyEDA улучшается день ото дня; они добавили много новых функций и улучшили общий пользовательский интерфейс, что делает EasyEDA проще и удобнее для разработки схем.Вскоре они собираются запустить его настольную версию, которую можно будет загрузить и установить на свой компьютер для автономного использования.

В EasyEDA вы можете сделать свои схемы и проекты печатных плат общедоступными, чтобы другие пользователи могли их копировать или редактировать и извлекать выгоду из этого. Мы также сделали общедоступными все макеты схем и печатных плат для этого монитора напряжения автомобильного аккумулятора , проверка ссылка ниже:

Ниже приведен снимок верхнего слоя компоновки печатной платы из EasyEDA. Вы можете просмотреть любой слой (верхний, нижний, топсилк, нижний слой и т. Д.) Печатной платы, выбрав слой в окне «Слои».

Расчет и заказ образцов печатных плат онлайн:

После завершения проектирования печатной платы вы можете щелкнуть значок Fabrication output , который перенесет вас на страницу заказа печатной платы. Здесь вы можете просмотреть свою печатную плату в Gerber Viewer или загрузить файлы Gerber вашей печатной платы и отправить их любому производителю. Кроме того, намного проще (и дешевле) заказать ее непосредственно в EasyEDA. Здесь вы можете выбрать количество плат, которые вы хотите заказать, сколько слоев меди вам нужно, толщину печатной платы, вес меди и даже цвет печатной платы.После того, как вы выбрали все параметры, нажмите «Сохранить в корзину» и завершите заказ, а через несколько дней вы получите свои печатные платы.


Источник: soto-lux.ru