Έξυπνος φορτιστής μπαταρίας με βάση τον μικροελεγκτή: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Το κύκλωμα που πρόκειται να δείτε είναι ένας έξυπνος φορτιστής μπαταρίας βασισμένος στο ATMEGA8A με αυτόματη διακοπή. Διάφορες παράμετροι εμφανίζονται μέσω LCD κατά τη διάρκεια διαφορετικών καταστάσεων φόρτισης. Επίσης, το κύκλωμα θα κάνει ήχο μέσω ενός βομβητή μετά την ολοκλήρωση της φόρτισης.

Έφτιαξα τον φορτιστή βασικά για να φορτίσω την μπαταρία ιόντων λιθίου 11.1v/4400maH. Το υλικολογισμικό είναι βασικά γραμμένο για να φορτίζει τον συγκεκριμένο τύπο μπαταρίας. Μπορείτε να ανεβάσετε το δικό σας πρωτόκολλο φόρτισης για να ικανοποιήσετε τις ανάγκες σας για φόρτιση άλλων τύπων μπαταριών.

Όπως γνωρίζετε, οι έξυπνοι φορτιστές μπαταριών είναι άμεσα διαθέσιμοι στις αγορές. Όμως, ως λάτρης των ηλεκτρονικών, είναι πάντα προτιμότερο για μένα να κατασκευάζω το δικό μου και όχι να αγοράζω ένα που θα έχει στατικές/αμετάβλητες λειτουργίες. Σε αυτήν την ενότητα, έχω σχέδια αναβάθμιση στο μέλλον, οπότε έχω αφήσει χώρο σχετικά με αυτό.

Όταν αγόρασα για πρώτη φορά την προηγούμενη μπαταρία ιόντων λιθίου 11.1v/2200mah, έψαξα για φορτιστές μπαταριών DIY με έξυπνο έλεγχο στο διαδίκτυο. Αλλά βρήκα πολύ περιορισμένους πόρους. Έτσι, τότε έφτιαξα έναν φορτιστή μπαταρίας με βάση το LM317 και λειτούργησε πολύ καλά για μένα. Αλλά καθώς η προηγούμενη μπαταρία μου πέθανε με την πάροδο του χρόνου (χωρίς λόγο), αγόρασα μια άλλη μπαταρία ιόντων λιθίου 11,1v/4400mah. Αλλά αυτή τη φορά, η προηγούμενη ρύθμιση ήταν ανεπαρκής για τη φόρτιση της νέας μου μπαταρίας. απαίτηση, έκανα κάποιες μελέτες στο διαδίκτυο και ήμουν σε θέση να σχεδιάσω τον δικό μου έξυπνο φορτιστή.

Το μοιράζομαι καθώς πιστεύω ότι πολλοί χομπίστες/λάτρεις είναι εκεί έξω που είναι πραγματικά παθιασμένοι με την εργασία σε ηλεκτρονικά και μικροελεγκτές ισχύος και επίσης έχουν ανάγκη να κατασκευάσουν έναν έξυπνο φορτιστή.

Ας ρίξουμε μια γρήγορη ματιά στον τρόπο φόρτισης μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου.

Βήμα 1: Πρωτόκολλο φόρτισης για μπαταρία ιόντων λιθίου

Για τη φόρτιση της μπαταρίας ιόντων λιθίου, πρέπει να πληρούνται ορισμένες προϋποθέσεις. Εάν δεν διατηρήσουμε τις συνθήκες, είτε η μπαταρία θα φορτιστεί υπερβολικά είτε θα πυρποληθεί (εάν υπερφορτιστεί) ή θα υποστεί μόνιμη ζημιά.

Υπάρχει ένας πολύ καλός ιστότοπος για να γνωρίζετε όλα τα απαραίτητα για διαφορετικούς τύπους μπαταριών και φυσικά γνωρίζετε το όνομα του ιστότοπου εάν είστε εξοικειωμένοι με την εργασία σε μπαταρίες… Ναι, μιλάω για το batteryuniversity.com.

Ακολουθεί ο σύνδεσμος για να γνωρίζετε τις απαραίτητες λεπτομέρειες για τη φόρτιση μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου.

Εάν είστε αρκετά τεμπέλης για να διαβάσετε όλες αυτές τις θεωρίες, τότε η ουσία είναι η εξής.

1. Η πλήρης φόρτιση μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου 3,7v είναι 4,2v. Στην περίπτωσή μας, μπαταρία ιόντων λιθίου 11,1v σημαίνει 3 x 3,7v μπαταρία. Για πλήρη φόρτιση, η μπαταρία πρέπει να φτάσει τα 12,6v, αλλά για λόγους ασφαλείας, εμείς θα το φορτίσει έως 12,5v.

2. Όταν η μπαταρία πρόκειται να φτάσει σε πλήρη φόρτιση, τότε το ρεύμα που αντλεί η μπαταρία από τον φορτιστή πέφτει στο 3% της ονομαστικής χωρητικότητας της μπαταρίας. Για παράδειγμα, η χωρητικότητα της μπαταρίας της μπαταρίας μου είναι 4400mah. Έτσι, όταν η μπαταρία θα φορτιστεί πλήρως, το ρεύμα που αντλείται από την μπαταρία θα φτάσει σχεδόν το 3% -5% των 4400ma, δηλαδή μεταξύ 132 και 220ma. Για να σταματήσει με ασφάλεια η φόρτιση, η φόρτιση θα σταματήσει όταν το ρεύμα εξόδου θα πέσει κάτω 190ma (σχεδόν 4% της ονομαστικής χωρητικότητας).

3. Η διαδικασία συνολικής φόρτισης χωρίζεται σε δύο κύρια μέρη 1-Σταθερό ρεύμα (λειτουργία CC), 2-Σταθερή τάση (λειτουργία CV). (Επίσης, υπάρχει λειτουργία φόρτισης, αλλά δεν θα το εφαρμόσουμε στον φορτιστή μας ως φορτιστή θα ειδοποιήσει τον χρήστη με πλήρη φόρτιση με συναγερμό, τότε η μπαταρία πρέπει να αποσυνδεθεί από το φορτιστή)

Λειτουργία CC -

Στη λειτουργία CC, ο φορτιστής φορτίζει την μπαταρία με ρυθμό φόρτισης 0.5c ή 1c. Τώρα τι στο διάολο είναι 0.5c/1c;; Για να είναι απλό, αν η χωρητικότητα της μπαταρίας σας είναι για ας πούμε 4400mah, τότε στη λειτουργία CC, 0.5c θα είναι 2200ma και 1c θα είναι ρεύμα φόρτισης 4400ma.'c 'σημαίνει ρυθμός φόρτισης/εκφόρτισης. Ορισμένες μπαταρίες υποστηρίζουν επίσης 2c, δηλαδή σε λειτουργία CC, μπορείτε να ρυθμίσετε το ρεύμα φόρτισης έως και 2x μπαταρία, αλλά αυτό είναι τρελό !!!!!

Αλλά για να είμαι ασφαλής, θα επιλέξω ρεύμα φόρτισης 1000ma για μπαταρία 4400mah, δηλαδή 0.22c. Σε αυτήν τη λειτουργία, ο φορτιστής θα παρακολουθεί το ρεύμα που αντλεί η μπαταρία ανεξάρτητα από την τάση φόρτισης. Δηλαδή ο φορτιστής θα διατηρήσει 1Α ρεύμα φόρτισης αυξάνοντας /μείωση της τάσης εξόδου έως ότου η φόρτιση της μπαταρίας φτάσει στα 12,4v.

Λειτουργία βιογραφικού -

Τώρα καθώς η τάση της μπαταρίας φτάνει τα 12,4v, ο φορτιστής θα διατηρήσει τα 12,6 volt (ανεξάρτητα από το ρεύμα που τροφοδοτείται από την μπαταρία) στην έξοδο. Τώρα ο φορτιστής θα σταματήσει τον κύκλο φόρτισης ανάλογα με δύο πράγματα. Εάν οι τάσεις της μπαταρίας ξεπεράσουν τα 12,5v και επίσης εάν το ρεύμα φόρτισης πέσει κάτω από τα 190ma (4% της ονομαστικής χωρητικότητας της μπαταρίας όπως εξηγήθηκε προηγουμένως), τότε ο κύκλος φόρτισης θα διακοπεί και θα ακουστεί ένας βομβητής.

Βήμα 2: Σχηματική και επεξήγηση

Τώρα ας ρίξουμε μια ματιά στη λειτουργία του κυκλώματος. Το σχήμα επισυνάπτεται σε μορφή pdf στο αρχείο BIN.pdf.

Η τάση εισόδου του κυκλώματος μπορεί να είναι 19/20v. Έχω χρησιμοποιήσει έναν παλιό φορτιστή φορητού υπολογιστή για να πάρει 19v.

Το J1 είναι ένας ακροδέκτης σύνδεσης για τη σύνδεση του κυκλώματος στην πηγή τάσης εισόδου. Οι Q1, D2, L1, C9 σχηματίζουν έναν μετατροπέα buck. Τώρα τι στο καλό είναι αυτό;; Αυτός είναι βασικά ένας μετατροπέας αποβάθμισης DC σε DC. Σε αυτόν τον τύπο του μετατροπέα, μπορείτε να επιτύχετε την επιθυμητή τάση εξόδου μεταβάλλοντας τον κύκλο λειτουργίας. Εάν θέλετε να μάθετε περισσότερα για τους μετατροπείς buck, επισκεφτείτε αυτήν τη σελίδα. αλλά για να είμαι ειλικρινής, είναι εντελώς διαφορετικοί από τη θεωρία. Για να αξιολογήσετε τις σωστές τιμές του L1 & C9 για τις απαιτήσεις μου, χρειάστηκαν 3 ημέρες δοκιμής και σφάλματος. Εάν πρόκειται να φορτίσετε διαφορετικές μπαταρίες, τότε είναι πιθανό αυτές οι τιμές να αλλάξουν.

Το Q2 είναι το τρανζίστορ οδήγησης για το mosfet power Q1. R1 είναι μια αντίσταση πόλωσης για το Q1. Θα τροφοδοτήσουμε το σήμα pwm στη βάση του Q2 για να ελέγξουμε την τάση εξόδου. Το C13 είναι ένα καπάκι αποσύνδεσης.

Τώρα η έξοδος τροφοδοτείται στη συνέχεια στο τρίτο τρίμηνο. Μπορεί να τεθεί μια ερώτηση ότι "Ποια είναι η χρήση του Q3 εδώ;". Η απάντηση είναι αρκετά απλή, λειτουργεί σαν ένας απλός διακόπτης. Κάθε φορά που θα μετρήσουμε την τάση της μπαταρίας, θα κλείσουμε το Q3 για να αποσυνδέσουμε την έξοδο τάσης φόρτισης από τον μετατροπέα buck. Το Q4 είναι το πρόγραμμα οδήγησης για το Q3 με αντίσταση πόλωσης R3.

Σημειώστε ότι υπάρχει μια δίοδος D1 στη διαδρομή. Τι κάνει η δίοδος εδώ στη διαδρομή; Αυτή η απάντηση είναι επίσης πολύ απλή. Όποτε το κύκλωμα θα αποσυνδεθεί από την ισχύ εισόδου ενώ η μπαταρία είναι συνδεδεμένη στην έξοδο, το ρεύμα από την μπαταρία θα ροή στην αντίστροφη διαδρομή μέσω των διόδων σώματος του MOSFET Q3 & Q1 και έτσι οι U1 και U2 θα πάρουν την τάση της μπαταρίας στις εισόδους τους και θα ενεργοποιήσουν το κύκλωμα από την τάση της μπαταρίας. Για να αποφευχθεί αυτό, χρησιμοποιείται το D1.

Η έξοδος του D1 τροφοδοτείται στη συνέχεια στην τρέχουσα είσοδο αισθητήρα (IP+). Αυτός είναι ένας αισθητήρας ρεύματος βάσης εφέ Hall, δηλαδή το τμήμα ανίχνευσης ρεύματος και το τμήμα εξόδου είναι απομονωμένα. Η τρέχουσα έξοδος αισθητήρα (IP-) στη συνέχεια τροφοδοτείται στο μπαταρία. Εδώ τα R5, RV1, R6 σχηματίζουν ένα κύκλωμα διαχωριστή τάσης για να μετρήσουν την τάση/την τάση εξόδου της μπαταρίας.

Το ADC του atmega8 χρησιμοποιείται εδώ για τη μέτρηση της τάσης και του ρεύματος της μπαταρίας. Το ADC μπορεί να μετρήσει μέγιστο 5v. Αλλά θα μετρήσουμε ένα μέγιστο 20v (με λίγο χώρο), για να μειώσουμε την τάση στο εύρος ADC, 4: Χρησιμοποιείται 1 διαιρέτης τάσης. Το δοχείο (RV1) χρησιμοποιείται για τη λεπτομερή ρύθμιση/βαθμονόμηση. Θα το συζητήσω αργότερα. Το C6 είναι το καπάκι αποσύνδεσης.

Η έξοδος του τρέχοντος αισθητήρα ACS714 τροφοδοτείται επίσης με τον πείρο ADC0 του atmega8. Μέσω αυτού του αισθητήρα ACS714, θα μετρήσουμε το ρεύμα. Έχω μια πλακέτα ξεσπάσματος από το pololu της έκδοσης 5Α και λειτουργεί πραγματικά υπέροχα. Θα μιλήσω για το επόμενο στάδιο πώς να μετρήσετε το ρεύμα.

Η οθόνη LCD είναι μια κανονική οθόνη LCD 16x2. Το LCD που χρησιμοποιείται εδώ έχει ρυθμιστεί σε λειτουργία 4 bit, καθώς ο αριθμός καρφιτσών του atmega8 είναι περιορισμένος. Το RV2 είναι το δοχείο ρύθμισης φωτεινότητας για την οθόνη LCD.

Το atmega8 είναι χρονισμένο στα 16mhz με έναν εξωτερικό κρύσταλλο X1 με δύο καπάκια αποσύνδεσης C10/11. Η μονάδα ADC του atmega8 τροφοδοτείται μέσω του πείρου Avcc μέσω ενός επαγωγέα 10uH. Τα C7, C8 αποσυνδέουν τα καπάκια που συνδέονται με το Agnd. Τοποθετήστε τα ως όσο το δυνατόν πιο κοντά στο Avcc και στο Aref αντίστοιχα κατά την κατασκευή PCB. Παρατηρήστε ότι ο πείρος Agnd δεν εμφανίζεται στο κύκλωμα. Ο πείρος Agnd θα συνδεθεί στη γείωση.

Έχω διαμορφώσει το ADC του atmega8 για χρήση εξωτερικού Vref, δηλαδή θα παρέχουμε την τάση αναφοράς μέσω του πείρου Aref. Ο κύριος λόγος πίσω από αυτό για να επιτευχθεί η μέγιστη δυνατή ακρίβεια ανάγνωσης. Η εσωτερική τάση αναφοράς 2,56v δεν είναι τόσο μεγάλη σε avrs. Γι 'αυτό το διαμόρφωσα εξωτερικά. Τώρα εδώ είναι κάτι που πρέπει να παρατηρήσετε. Το 7805 (U2) παρέχει μόνο τον αισθητήρα ACS714 και τον πείρο Aref του atmega8. Αυτό είναι για να διατηρηθεί η βέλτιστη ακρίβεια. Το ACS714 δίνει μια σταθερή τάση εξόδου 2,5v όταν δεν υπάρχει ροή ρεύματος μέσω αυτού. Αλλά για παράδειγμα, εάν η τάση τροφοδοσίας του ACS714 μειωθεί (ας πούμε 4,7v), τότε η τάση εξόδου ρεύματος (2,5v) θα μειωθεί επίσης και θα δημιουργήσει ακατάλληλη/λανθασμένη ένδειξη ρεύματος. Καθώς μετράμε την τάση σε σχέση με το Vref, τότε η τάση αναφοράς στο Aref πρέπει να είναι χωρίς σφάλματα και σταθερή. Γι 'αυτό χρειαζόμαστε ένα σταθερό 5v.

Εάν τροφοδοτούσαμε το ACS714 & Aref από το U1 που τροφοδοτεί το atmega8 και το LCD, τότε θα υπήρχε σημαντική πτώση τάσης στην έξοδο του U1 και η ένδειξη του αμπέρ και της τάσης θα ήταν λανθασμένη. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το U2 χρησιμοποιείται εδώ για την εξάλειψη του σφάλματος παρέχοντας ένα σταθερό 5v μόνο στο Aref και το ACS714 μόνο.

Το S1 πιέζεται για τη βαθμονόμηση της ένδειξης τάσης. Το S2 προορίζεται για μελλοντική χρήση. Μπορείτε είτε να προσθέσετε/όχι να προσθέσετε αυτό το κουμπί σύμφωνα με την επιλογή σας.

Βήμα 3: Λειτουργία…

Όταν ενεργοποιηθεί, το atmega8 θα ενεργοποιήσει τον μετατροπέα buck δίνοντας 25% pwm εξόδου στη βάση του Q2. Με τη σειρά του, το Q2 θα οδηγήσει στη συνέχεια Q1 και θα ξεκινήσει ο μετατροπέας buck. Το Q3 θα απομακρυνθεί για να αποσυνδέσει την έξοδο του μετατροπέα buck Στη συνέχεια, η atmega8 διαβάζει την τάση της μπαταρίας μέσω του διαχωριστή αντίστασης. Εάν δεν έχει συνδεθεί μπαταρία, τότε το atmega8 εμφανίζει ένα μήνυμα "Εισαγωγή μπαταρίας" μέσω 16x2 lcd και περιμένει την μπαταρία. Εάν στη συνέχεια συνδεθεί μια μπαταρία, Το atmega8 θα ελέγξει την τάση. Εάν η τάση είναι χαμηλότερη από 9v, τότε το atmega8 θα εμφανίσει "Ελαττωματική μπαταρία" στα 16x2 lcd.

Εάν βρεθεί μια μπαταρία με περισσότερα από 9v, τότε ο φορτιστής θα μπει πρώτα σε λειτουργία CC και θα ενεργοποιήσει το mosfet Q3 εξόδου. Ο τρόπος φόρτισης (CC) θα ενημερωθεί για να εμφανιστεί αμέσως. Εάν η τάση της μπαταρίας βρεθεί πάνω από 12,4v, τότε το mega8 θα εγκαταλείψει αμέσως τη λειτουργία CC και θα μπει σε λειτουργία CV. Εάν η τάση της μπαταρίας είναι μικρότερη από 12,4v, τότε το mega8 θα αντιστοιχεί σε ρεύμα φόρτισης 1Α αυξάνοντας/μειώνοντας την τάση εξόδου του μετατροπέα buck, μεταβάλλοντας τον κύκλο λειτουργίας του pwm. Το ρεύμα φόρτισης θα διαβαστεί από τον αισθητήρα ρεύματος ACS714. Η τάση εξόδου buck, το ρεύμα φόρτισης, ο κύκλος λειτουργίας PWM θα ενημερώνονται περιοδικά στην οθόνη LCD.

. Η τάση της μπαταρίας θα ελέγχεται απενεργοποιώντας το Q3 μετά από κάθε διάστημα 500ms. Η τάση της μπαταρίας θα ενημερώνεται αμέσως στην οθόνη LCD.

Εάν η τάση της μπαταρίας υπερβεί τα 12,4 volt κατά τη φόρτιση, τότε το mega8 θα εγκαταλείψει τη λειτουργία CC και θα εισέλθει σε λειτουργία CV. Η κατάσταση της λειτουργίας θα ενημερωθεί αμέσως στην οθόνη LCD.

Στη συνέχεια, το mega8 θα διατηρήσει την τάση εξόδου 12,6 volt μεταβάλλοντας τον κύκλο λειτουργίας του buck. Εδώ η τάση της μπαταρίας θα ελέγχεται μετά από κάθε διάστημα 1 δευτ. Μόλις η τάση της μπαταρίας είναι μεγαλύτερη από 12,5v, τότε θα ελέγχεται εάν το ρεύμα έλξης είναι κάτω από τα 190 μ. Αν πληρούνται και οι δύο προϋποθέσεις, τότε ο κύκλος φόρτισης θα σταματήσει μόνιμα απενεργοποιώντας το Q3 και θα ακουστεί ένας βομβητής ενεργοποιώντας το Q5. Επίσης, το mega8 θα εμφανίζει "Φόρτιση ολοκληρωμένη" μέσω της LCD.

Βήμα 4: Απαιτούνται εξαρτήματα

Παρακάτω παρατίθενται τα απαιτούμενα μέρη για την ολοκλήρωση του έργου. Ανατρέξτε στα φύλλα δεδομένων για pinout. Παρέχεται σύνδεσμος φύλλου δεδομένων μόνο για κρίσιμα μέρη

1) ATMEGA8A x 1. (φύλλο δεδομένων)

2) Αισθητήρας ρεύματος ACS714 5A από την Pololu x 1 (συνιστώ ανεπιφύλακτα να χρησιμοποιήσετε τον αισθητήρα από την Pololu καθώς είναι οι καλύτεροι ακριβείς μεταξύ όλων των άλλων αισθητήρων που έχω χρησιμοποιήσει. Μπορείτε να τον βρείτε εδώ). Το pinout περιγράφεται στην εικόνα.

3) IRF9540 x 2. (φύλλο δεδομένων)

4) 7805 x 2 (συνιστάται από την Toshiba γνήσια, καθώς δίνουν την πιο σταθερή έξοδο 5v). (Φύλλο δεδομένων)

5) 2n3904 x 3. (φύλλο δεδομένων)

6) 1n5820 schottky x 2. (φύλλο δεδομένων)

7) 16x2 LCD x 1. (φύλλο δεδομένων)

8) επαγωγέας ισχύος 330uH/2A x 1 (συνιστάται από το coilmaster)

9) επαγωγέας 10uH x 1 (μικρό)

10) Αντιστάσεις -(Όλες οι αντιστάσεις είναι τύπου 1% MFR)

150R x 3

680R x 2

1k x 1

2k2 x 1

10k x 2

22k x 1

5k δοχείο x 2 (τύπου βάσης pcb)

11) Πυκνωτές

Σημείωση: Δεν χρησιμοποίησα το C4. Δεν χρειάζεται να το χρησιμοποιήσετε εάν χρησιμοποιείτε τροφοδοτικό φορητού υπολογιστή/Ρυθμιζόμενη παροχή ρεύματος ως πηγή ισχύος 19v

100uF/25v x 3

470uF/25v x 1

1000uF/25v x 1

100n x 8

22p x 2

12) Διακόπτης στιγμιαίας πίεσης στήριξης PCB x 2

13) 20v Buzzer x 1

14) Υποδοχή μπλοκ ακροδεκτών 2 ακίδων x 2

15) Ντουλάπι (χρησιμοποίησα ένα ντουλάπι όπως αυτό.). Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ό, τι σας αρέσει.

16) Τροφοδοτικό φορητού υπολογιστή 19v (τροποποίησα τροφοδοτικό φορητού υπολογιστή hp, Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε τύπο τροφοδοσίας όπως θέλετε. Εάν θέλετε να δημιουργήσετε ένα, επισκεφθείτε αυτό το εγχειρίδιο μου.)

17) Μεσαίου μεγέθους ψύκτης για U1 & Q1. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτόν τον τύπο. R μπορείτε να ανατρέξετε στις εικόνες του κυκλώματός μου. Αλλά φροντίστε να χρησιμοποιήσετε ψύκτρα και για τους δύο.

18) Υποδοχή μπανάνας - Γυναικείο (Μαύρο και Κόκκινο) x 1 + Αρσενικό (Μαύρο και Κόκκινο) (ανάλογα με τις ανάγκες σας για συνδετήρες)

Βήμα 5: Timeρα για υπολογισμό ……

Υπολογισμός μέτρησης τάσης:

Η μέγιστη τάση, που θα μετρήσουμε χρησιμοποιώντας το atmega8 adc είναι 20v. Αλλά το adc του atmega8 μπορεί να μετρήσει μέγιστο 5v. Έτσι, για να γίνει 20v εντός εύρους 5v, εδώ χρησιμοποιείται διαχωριστής τάσης 4: 1 (ως 20v/4 = 5v). Θα μπορούσαμε λοιπόν να το εφαρμόσουμε απλά χρησιμοποιώντας δύο αντιστάσεις, αλλά στην περίπτωσή μας, πρόσθεσα ένα δοχείο ανάμεσα σε δύο σταθερές αντιστάσεις, ώστε να μπορούμε να προσαρμόσουμε χειροκίνητα την ακρίβεια περιστρέφοντας το δοχείο. Η ανάλυση του ADC είναι 10bit δηλαδή το adc θα αντιπροσωπεύει το 0v έως 5v ως 0 έως 1023 δεκαδικούς αριθμούς ή 00h έως 3FFh. ('h' σημαίνει εξαγωνικούς αριθμούς). Η αναφορά ορίζεται σε 5v εξωτερικά μέσω του πείρου Aref.

Άρα η μετρημένη τάση = (ανάγνωση adc) x (Vref = 5v) x (συντελεστής διαίρεσης αντίστασης δηλαδή 4 σε αυτήν την περίπτωση) / (μέγιστη ένδειξη ανάγνωσης δηλ. 1023 για 10bit adc).

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε μια ένδειξη adc 512. Στη συνέχεια, η μετρημένη τάση θα είναι -

(512 x 5 x 4) / 1023 = 10v

Υπολογισμός τρέχουσας μέτρησης:

Το ACS714 θα δώσει σταθερή έξοδο 2,5v στον πείρο εξόδου όταν κανένα ρεύμα δεν θα ρέει από IP+ προς IP-. Θα δώσει 185mv/A πάνω από τα 2,5v, δηλαδή για παράδειγμα, εάν ρεύμα 3Α ρέει μέσω του κυκλώματος, το acs714 θα δώσει 2,5v+(0,185 x 3) v = 3,055v στην ακίδα εξόδου.

Έτσι, ο τρέχων τύπος μέτρησης έχει ως εξής -

Μετρούμενο ρεύμα = (((ανάγνωση adc)*(Vref = 5v)/1023) -2.5) /0.185.

για παράδειγμα, η ένδειξη adc είναι 700, τότε το μετρημένο ρεύμα θα είναι - (((700 x 5)/1023) - 2.5) /0.185 = 4.98Α.

Βήμα 6: Το Λογισμικό

Το λογισμικό είναι κωδικοποιημένο στο Winavr χρησιμοποιώντας GCC. Έχω διαμορφώσει τον κώδικα, δηλ. Έχω δημιουργήσει διαφορετικές βιβλιοθήκες, όπως βιβλιοθήκη adc, βιβλιοθήκη LCD κ.λπ. Η βιβλιοθήκη adc περιέχει τις απαραίτητες εντολές για τη ρύθμιση και την αλληλεπίδραση με το adc. Η βιβλιοθήκη lcd περιέχει όλα λειτουργίες για την οδήγηση του 16x2 lcd. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε το lcd_updated _library.c καθώς η ακολουθία εκκίνησης του lcd τροποποιείται σε αυτήν τη βιβλιοθήκη. Εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε την ενημερωμένη βιβλιοθήκη, τότε μετονομάστε την με lcd.c

Το αρχείο main.c περιέχει τις κύριες λειτουργίες. Το πρωτόκολλο φόρτισης του li-ion γράφεται εδώ. Ορίστε το ref_volt στο main.c μετρώντας την έξοδο του U2 (7805) με ένα ακριβές πολύμετρο για να λάβετε ακριβείς ενδείξεις ως υπολογισμοί βασίζονται σε αυτό.

Μπορείτε απλά να κάψετε το αρχείο.hex απευθείας στο mega8 για να παρακάμψετε την κεφαλή.

Για όσους θέλουν να γράψουν ένα άλλο πρωτόκολλο φόρτισης, έβαλα αρκετά σχόλια με τα οποία ακόμη και ένα παιδί μπορεί να καταλάβει τι συμβαίνει για κάθε γραμμή εκτέλεσης. Απλώς πρέπει να γράψετε το δικό σας πρωτόκολλο για διαφορετικό τύπο μπαταρίας. Εάν χρησιμοποιείτε Li- ιόντος διαφορετικής τάσης, πρέπει να αλλάξετε μόνο τις παραμέτρους. (Αν και αυτό δεν έχει δοκιμαστεί για άλλους τύπους ιόντων λιθίου/μπαταρίας. Πρέπει να το επεξεργαστείτε μόνοι σας).

Σας συνιστώ ανεπιφύλακτα να μην δημιουργήσετε αυτό το κύκλωμα, εάν αυτό είναι το πρώτο σας έργο ή είστε νέοι σε μικροελεγκτές/ηλεκτρονικά ισχύος.

Έχω ανεβάσει κάθε αρχείο ως πρωτότυπη μορφή εκτός από το Makefile καθώς δημιουργεί πρόβλημα στο άνοιγμα. Το έχω ανεβάσει σε μορφή.txt. Απλώς αντιγράψτε το περιεχόμενο και επικολλήστε το σε ένα νέο Makefile και δημιουργήστε ολόκληρο το έργο. Voila….είστε έτοιμοι να κάψετε το εξάγωνο αρχείο.

Βήμα 7: Αρκετά από τη θεωρία….. Let's Buld It

Εδώ είναι οι φωτογραφίες του πρωτοτύπου μου από ψωμί έως τελειωμένο σε pcb. Πηγαίνετε στις σημειώσεις των φωτογραφιών για να μάθετε περισσότερα. Οι φωτογραφίες είναι διατεταγμένες σειριακά από την αρχή έως το τέλος.

Βήμα 8: Πριν από τον πρώτο κύκλο φόρτισης ……. Βαθμονόμηση !!

Πριν φορτίσετε μια μπαταρία χρησιμοποιώντας το φορτιστή, πρέπει πρώτα να τη βαθμονομήσετε. Διαφορετικά δεν θα μπορεί να φορτίσει την μπαταρία/να την υπερφορτίσει.

Υπάρχουν δύο τύποι βαθμονόμησης 1) Βαθμονόμηση τάσης. 2) Τρέχουσα βαθμονόμηση. Τα βήματα έχουν ως εξής για τη βαθμονόμηση.

Αρχικά, μετρήστε την τάση εξόδου του U2. Στη συνέχεια, ορίστε το στο main.c ως ref_volt. Το δικό μου ήταν 5.01. Αλλάξτε το σύμφωνα με τη μέτρησή σας. Αυτό είναι το κύριο απαραίτητο βήμα για τη βαθμονόμηση Τάσης & Τρέχουσας. Για την τρέχουσα βαθμονόμηση, τίποτα αλλιώς είναι απαραίτητο. Για όλα θα φροντίσει το ίδιο το λογισμικό

Τώρα καθώς κάψατε το εξάγωνο αρχείο αφού ορίσετε το ref volt στο main.c, σκοτώστε την ισχύ της μονάδας.

. Τώρα μετρήστε την τάση της μπαταρίας που θα φορτίσετε χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο και συνδέστε την μπαταρία στη μονάδα.

Τώρα πατήστε το κουμπί S1 και κρατήστε το πατημένο και ενεργοποιήστε το κύκλωμα ενώ πατάτε το κουμπί. Μετά από μια μικρή καθυστέρηση περίπου 1 δευτερολέπτου, αφήστε το κουμπί S1. Σημειώστε ότι η μονάδα δεν θα μπει σε λειτουργία βαθμονόμησης εάν τροφοδοτήσετε πρώτα το κύκλωμα και, στη συνέχεια, πατήστε S1.

Τώρα μπορείτε να δείτε στην οθόνη ότι το κύκλωμα έχει εισαχθεί σε κατάσταση βαθμονόμησης. Μια ένδειξη "cal mode" θα εμφανιστεί στην οθόνη LCD μαζί με την τάση της μπαταρίας. Τώρα αντιστοιχίστε την τάση της μπαταρίας που εμφανίζεται στο LCD με την ένδειξη του πολυμέτρου σας γυρίζοντας το δοχείο. Αφού τελειώσετε, πατήστε ξανά τον διακόπτη S1, κρατήστε τον για περίπου ένα δευτερόλεπτο και αφήστε τον. Θα είστε εκτός λειτουργίας βαθμονόμησης. Επαναφέρετε ξανά τον φορτιστή απενεργοποιώντας και ενεργοποιώντας τον.

Η παραπάνω διαδικασία μπορεί επίσης να γίνει χωρίς συνδεδεμένη μπαταρία. Πρέπει να συνδέσετε μια εξωτερική πηγή τροφοδοσίας στον ακροδέκτη εξόδου (J2). Αφού μπείτε σε λειτουργία βαθμονόμησης, βαθμονομήστε χρησιμοποιώντας το δοχείο. Αλλά αυτή τη φορά πρώτα αποσυνδέστε την εξωτερική πηγή ισχύος και στη συνέχεια πιέστε S1 για να βγείτε από τη λειτουργία βαθμονόμησης. Αυτό είναι απαραίτητο για να αποσυνδέσετε πρώτα την εξωτερική πηγή τροφοδοσίας για να αποφύγετε κάθε είδους δυσλειτουργία οποιωνδήποτε μονάδων.

Βήμα 9: Ενεργοποίηση μετά τη βαθμονόμηση….. τώρα είστε έτοιμοι για ροκ

Τώρα καθώς η βαθμονόμηση έχει ολοκληρωθεί, μπορείτε πλέον να ξεκινήσετε τη διαδικασία φόρτισης. Συνδέστε πρώτα την μπαταρία και, στη συνέχεια, ενεργοποιήστε τη μονάδα. Τα υπόλοιπα θα τα φροντίσει ο φορτιστής.

Το κύκλωμά μου είναι 100% λειτουργικό και δοκιμασμένο. Αλλά αν παρατηρήσετε κάτι, παρακαλώ ενημερώστε με. Επίσης, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε για τυχόν ερωτήματα.

Ευτυχισμένο κτίριο.

Rgds // Sharanya