Главная Проекты Идеи Soft О авторе
 

Интеллектуальное разрядное устройство для стабильной предельной разрядки, тренировки и проверки ёмкости Ni-MH (Ni-Cd) аккумуляторов.

Так всё начиналось... Дальнейшее развитие темы зарядно/разрядных устройств с исправлением недостатков, доделкой и добавлением новых функций - Микропроцессорное зарядное устройство для необслуживаемых свинцово-кислотных аккумуляторных батарей размещено - тут.

       Известно, что в настоящее время в быту появляется всё больше различных мобильных устройств, питающихся от аккумуляторов (АК) и аккумуляторных батарей (АБ). Для некоторых из них даже требуется несколько аккумуляторов (АК), соединённых последовательно (например для фотоаппаратов и ноутбуков требуется 2-4-6-10 элементов АК).
       Если при установке АК в батарею не подобрать аккумуляторы и не усреднить заряд на них, то при зарядке нескольких АК в батарее некоторые АК будут "хронически" перезаряжены, другие - недозаряжены, а время их последующей совместной работы по электропитанию устройств не достигнет максимально возможной величины с сокращением их общего срока службы.
       Кроме того, для Ni-Cd аккумуляторов ситуацию ещё усугубляет "эффект памяти", который заключается в том, что при частичной зарядке и последующей подзарядке аккумулятор отдает в нагрузку только ту энергию, которую получил в последней подзарядке (у Ni-MH АК он практически отсутствует). Соответственно для нормальной эксплуатации Ni-Cd аккумуляторных батарей необходимо перед зарядкой их разрядить до минимально-возможного значения. Даже для Ni-MH аккумуляторов в процессе эксплуатации рекомендуется периодически предельно разряжать батареи АК (в конференциях по сотовой связи рекомендуют разряжать их хотя бы раз в неделю до выключения питаемого устройства его защитой от минимального напряжения).
       Известно также, что долго не работавшие аккумуляторы теряют свою емкость и даже работоспособность, но их еще иногда получается восстановить путем проведения нескольких тренировочных последовательных циклов разряд-заряд. К сожалению на радио-базаре сейчас нет доступных устройств подобного класса, т.к. большинство простейших зарядных устройств (младшего и даже среднего ценового диапазона) имеют в своём составе только таймер на отключение через заданное время и/или компаратор для гашения светодиодов. Большинство из них не имеют индивидуального контроля АК в зарядке (контроль осуществляется для двух каналов, в каждом из которых устанавливается пара АК соединённых параллельно). Это приводит к тому, что неравномерно разряженные АК, стоящие в паре в начале заряда, заряжаются разным током.
       Соответственно автоматика подобного рода нормально работает ТОЛЬКО при уже однородно разряженных до предельно-минимального уровня аккумуляторах. А функция тренировки АК в этих серийно выпускаемых устройствах практически всегда отсутствует.
       В тоже время при восстановлении долго неиспользовавшихся Ni-MH АК мной был замечен один очень интересный эффект: После начала разрядки такого АК током 0,1 А (в теории полностью заряженные 1200 мАч АК должны работать при таком режиме более 10 часов) напряжение на АК в течении 30 Мин падает до 1В (что считается предельным разрядом), но после того как АК "отдохнёт" 1-2 минуты, при повторном разряде (без подзарядки в промежутке) его хватает ещё на 25 мин… Отсюда очевидно получается - чтобы реально предельно разрядить АК данных типов надо сделать последовательно не один такой период разрядки.
       Предлагаемое мной устройство может автоматически производить последовательно - периодический, предельно-возможный разряд частично заряженных аккумуляторов до стабильного состояния при минимальном напряжении. Минимальным (по документации производителя на Ni-MH 1200 мАч батареи) считается 1 вольт при токе 300 мА. Конечно современные бытовые устройства, которые функционируют от первичных источников питания, во многих случаях имеют встроенный детектор пониженного питания, который запрещает дальнейшую эксплуатацию устройства - тем самым предотвращая полный разряд батареи, но он не обеспечивает разряд каждого АК до стабильного минимально- возможного уровня.
       Исходя из этих соображений, после многих поисков в Интернете, поиска в радиотехнической литературе и различных экспериментов с АК, мною был разработан алгоритм и реализующая его аппаратная часть, внешний вид которого изображён на рис.1, а принципиальная схема - на рис. 2.

Рис. 1 Внешний вид управляющего модуля.

Рис. 2 Принципиальная схема интеллектуального разрядного устройства.
   Версия для просмотра.    Версия для печати.

       Устройство выполнено на восьмиразрядном КМОП микроконтроллере серии АТ89Сx051 фирмы Atmel. Линии портов ввода/вывода микроконтроллера могут обеспечивать ток до 20 мА, что позволяет использовать их совместно со светодиодами без дополнительных цепей буферизации. Микроконтроллер имеет встроенный аналоговый компаратор, который в данном устройстве используется для отслеживания разрядки аккумуляторов. На один вход компаратора (AIN1) подается образцовое напряжение с подстрочного резистора R12, на другой (AINO) - напряжение одного из четырех аккумуляторов. Для их подключения используется аналоговый мультиплексор К561КП2. Для выбора текущего канала используется два разряда управления Q0, Q1. Для того, чтобы при отключенном питании аккумуляторы не разряжались через цепь питания К561КП2, используется диод VD1.
       Разрядные цепи выполнены на транзисторной сборке ULN 2803. Ток разряда задается резистором каждой разрядной цепи (R5, R6, R7, R8).
       Включение режима разряда осуществляется подачей лог. 1 с соответствующего выхода микроконтроллера на управляющий вход ULN 2803, выключение режима разряда - подачей лог. 0. Индикация режима разряда осуществляется свечением светодиода (Led1-Led4).
       После подключения аккумуляторов к устройству и подачи питающего напряжения необходимо нажать на кнопку соответствующей ячейки (активировав тем самым процесс разрядки в ней). МК непрерывно производит замеры напряжений на ячейках и, если напряжение на аккумуляторе после начала разряда данной ячейки упало до 1В быстрее чем за 1 минуту - устройство прекращает циклы разряда данной ячейки. Если напряжение падало до 1 вольта дольше 1 минуты, устройство при достижении напряжения в 1В отключает разряд и выжидает 10 секунд. Если напряжение на аккумуляторе восстановилось, устройство выжидает ещё 80 секунд и повторяет процесс разрядки. Если напряжение не восстановилось в течении 10 секунд при простое или последний цикл разрядки был меньше 1 минуты, устройство прекращает циклы разряда данной ячейки.
       В процессе функционирования устройства разряженные аккумуляторы можно извлекать из ячейки и устанавливать новые (после погасания индикатора разряда данной ячейки).
       Микрокод для МК также позволяет стыковать данное устройство с компьютером по интерфейсу RS232, выдавая данные о состоянии разряда каждые 2 секунды в виде дампа памяти МК(каждые 2 секунды) или посредством опроса при помощи АТ команд. По умолчанию RS232 устанавливается на: 19200 кбод/сек
       Мной были разработаны 4 модификации микро кода для двух кристаллов серии АТ89Сх051, которые отличаются между собой наличием подсказок при работе с RS232 и наличием периодической (с интервалом в 2 секунды) выдачи дампов памяти.
       По функциональности терминальная часть и выполняемые функции всех 4х модификаций идентичны.

Для кристалла АТ89С4051

   A1 С подcказками на АТ. И выдачей дампа памяти каждые 2 секунды
   A2 С подcказками на АТ. Но без выдачи дампа памяти.
   АТ команды и таблица размещения переменных.

Для кристалла АТ89С2051

   B1 Без подcказок на АТ. И выдачей дампа памяти каждые 2 секунды.
   B2 Без подcказок на АТ. Но без выдачи дампа памяти.
   АТ команды и таблица размещения переменных.

       В качестве дальнейшего развития данного проекта можно написать терминальную программу, для обмена данными с ПК, управления устройством через RS232 с компьютера, выдачей служебной информации, анализируя которую можно наглядно отобразить состояние АК, его ёмкость и уровень износа на мониторе компьютера.

Вывод.

       Эксплуатация данного устройства позволила повысить однородность комплектования и энергоёмкость аккумуляторных батарей для различных бытовых приборов и после его применения можно проводить эффективную зарядку аккумуляторов практически на всех известных зарядных устройствах, а также продлить общий срок службы АК за счет профилактических циклов разряда.

Литература.

1) Статья "Автоматическое разрядное устройство" Дмитрий Онышко. Схематехника 2004г N3 стр.4
       В статье рассматривается ограниченное по задачам разрядное устройство, выполненное без применения микросхем средней интеграции в силовой части, которое не предусматривает автоматический доразряд аккумуляторов до стабильного состояния с минимально-допустимым зарядом, а также не поддерживает обмен по RS232 c PC.
2) Статья "1001-е зарядное устройство" Александр Фрунзе. Схематехника 2000г N2 стр.22
3) Датащиты на аккумуляторы GP NiMH_Rechargable GP 130AAHE

Ограничения.

       Устройство разработано по принципу КАК ЕСТЬ и автор не несёт ответственности за явный (или не явный) ущерб, причинённый в результате повторения.

То есть все эксперименты вы делаете на свой страх и риск.

       Список часто задаваемых вопросов читайте в    FAQ.

       Если у вас возникли вопросы и предложения - пишите мне по адресу внизу страницы

       Если вы нашли на моём сайте что-либо интересное или полезное для себя и хотите видеть на этом сайте новые интересные проекты, а также поддержку, доработки существующих проектов, то все желающие могут поддержать данный проект, частично покрыть оплату хостинга, затраты на разработку и переделку проектов.

       Кошелёк для оплаты накладных расходов на сайт Z158779319858 в системе WebMoney.

       Принимаю только безвозмездную помощь :)


       Все статьи, опубликованные на этом сайте защищены Частью 4 Гражданского Кодекса Российской Федерации. Запрещено полное или частичное копирование материалов без согласия их авторов. Незаконное использование материалов сайта влечет за собой административную ответственность в виде компенсации в размере от 10.000 рублей до 5.000.000 рублей [Ст. 1301, 1250, 1252, 1253 ГК РФ]. При согласованном использовании материалов сайта обязательна активная ссылка на www.mindrunway.ru и указание авторства.



Copyright© 2007-2012 QuickWitted Почта     grani СОБАКА mindrunway РУ
Ссылки
Гостевая
Форум