Зарядное устр-во для четырех Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов АА

[y_kiyko]

DimAlt, хорошо, кода практика согласуется с теорией В смысле вид графика.
А с оцифровкой температуры в канале А похоже проблемы.

[DimAlt]

Не, там просто датчик DS18S20 разрешение 0,5гр, а в канале В стоит DS18B20 разрешение 0,1гр.

[Хатуль_мадан]

По старым АКБ - можно обращать внимание на дельту только в том случае, если абсолютное напряжение превысило 1450-1500 мВ и отмечен рост температуры. Кстати, обычно с ростом уровня заряда внутреннее сопротивление аккумулятора падает.

Надо изначально покупать хорошие аккумуляторы.

Обеими руками ЗА! Но про качество аккумулятора обычно узнаю после покупки. И закрома выбрасывать жалко

Аналогичная ситуация...
А вот идея с началом анализа завершения заряда после порога в 1,45В мне нравится, надо попробовать. Пока окончание заряда определяется по следующим параметрам:
превышение температуры (порог в EEPROM)
превышение максимального напряжения (порог в EEPROM)
окончание по времени (установленная емкость акк. выбор из 16 уставок EEPROM)
планируется по dU и по dT, вот этим и занят.

По поводу алгоритма замера напряжения: вначале 64 замера с суммированием результата, потом делим на 32 получаем 11 разрядов вместо 10. Далее Z-фильтрация по формуле "ADC_AKK[i]= ( SUMMA[i-1] + ADC_TMP* - ADC_AKK[i-1] )/32" , подробно расписывать не буду, слишком долго. Так с каждым аккумулятором 4 раза в секунду. В результате показания стабилизируются за 40...60 сек после включения и младший разряд не скачет, а медленно, но верно увеличивается в процессе заряда.

[y_kiyko]

По поводу алгоритма замера напряжения: вначале 64 замера с суммированием результата, потом делим на 32 получаем 11 разрядов вместо 10. Далее Z-фильтрация по формуле "ADC_AKK[i]= ( SUMMA[i-1] + ADC_TMP* - ADC_AKK[i-1] )/32" , подробно расписывать не буду, слишком долго. Так с каждым аккумулятором 4 раза в секунду. В результате показания стабилизируются за 40...60 сек после включения и младший разряд не скачет, а медленно, но верно увеличивается в процессе заряда.

На мекетке запускал Мега8 + 7сегментов/4 разряда LED. Задание напряжения с потенциометра. Для приемлемого по скаканию младшего разряда индикатора 11 битного результата пришлось делать 512 замеров и делить на 256. Планирую вольтамперметр для блока питания на 20В/2А без переключения пределов.

А Z-фильтрация не "съест" дельту напряжения?

Нагрев в конце зарядки присутствует вседа. Заряжал Ni-MH 2650 мАч током около 140 мА положенное время. В конце зарядки аккумуляторы ощутимо нагрелись. Т.е. нагрев в конце зарядки будет независомо от того, каким током 1С или 0,1С заряжать.
поэтому думаю, что дельту напряжения без поднятия температуры также можно не учитывать. Разве что на зарядку поставлены уже заряженные аккумуляторы. Но в этом случае надо анализировать напряжение аккумулятора до начала зарядки.

[y_kiyko]

Не, там просто датчик DS18S20 разрешение 0,5гр, а в канале В стоит DS18B20 разрешение 0,1гр.

Если не ошибаюсь, S20 и B20 имеют разный алгоритм обмена данными. Разница в количестве передаваемых разрядов.

[Хатуль_мадан]

А Z-фильтрация не "съест" дельту напряжения?

Вот и думаю над алгоритмом, чтоб не съела. Пока предполагаю так, каждые 100 секунд запоминать уже фильтрованное значение напряжения, а сравнивать с прошлым запомненным, это при условии, что заряд уже выше 1,45В. Единственно чего боюсь, случайного однократного определения нулевой или отрицательной дельты, а применять еще одну фильтрацию уже по dU ох как не хочется, да и смысл теряется, она же не будет непрерывной длительное время, все равно выйдет на ноль.
PS Хотя, ерунда все это, раз напряжение достигло порог 1,45В и по случайной дельте заряд перешел в капельный подзаряд, то можно считать аккумулятор заряженным, как минимум на 80% а то и более. Если не так, то нужно выбросить аккумулятор и купить новый...

[y_kiyko]

В том заряднике на 12F675, с которым экспериментировал, алгоритм такой:
-каждые 30 сек. приводится измерение напряжения.
-результат сравнивается с максимальным за весь цикл. Если он больше максимального, то занимает его место.
-если результат меньше на три единицы (из 1024-х) максимального за весь период измерения, то зарядка прекращается.

Три единицы при опоре 3,3 вольта составляет около 10 мВ. Заряжал нонейм 550 мАч током 440 мА. Отключение по дельте произошло через 1,5 часа - нормально. А вот нонейм 2300 мАч дельты в три единицы не достиг - максимум две - 6,6 мВ. Зарядка продолжалась 11 часов Видимо, тока ему было недостаточно.

[Хатуль_мадан]

Привет всем интересующимся темой! Не прошло и года, вот почти закончил реализацию всех задумок по программе зарядника. Благодаря многим советам и накопленному опыту у форумчан, вышло вроде неплохо, пока тестирую сам, выложу попозже, на днях. Так вот, в связи с этим вопросик, просто интересно, кроме vlad465 кто-нибудь повторил устройство? Или многие интересуются, чисто из любопытства Особая благодарность DimAlt за хорошо изложенный материал на его страничке и практический полезный опыт в построении зарядок.

...Надо изначально покупать хорошие аккумуляторы. У них кстати профиль хорошо выражен и не надо что то придумывать с нулевым dU...

Согласен конечно, но ведь и имеется куча аккумуляторов, с не лучшими параметрами, вот и их тоже хочется заряжать и использовать в работе. Вот поэтому и бьемся над определением окончания заряда, чтобы окончательно их не убить. Очень понравилась верхняя программа от DimAlt для контроля за зарядом. Вот и второй вопрос, на сколько сложно ее приспособить под вывод информации для 4 аккумуляторов? Эта программа Вами разработана, или использовался какой-то проект типа ALY DataLanding? Это тоже отличная штука, только очень много и мудреные настройки, сложно, пока не смог ее приспособить под свои задачи. Вот и пытаюсь подружить зарядник и компьютер, во вложении пробный результат. Немного нужно будет изменить схему подключения ЖКИ, чтобы освободить порт RC6 и избавиться от мусора во время приема данных. Пока собираю все новшества в один файл и выложу вместе с прошивкой.

[DimAlt]

Программу сам писал на делфи, вернее дописывал. Так как сначала это была просто программа для приема данных, потом эти данные грузил в другую программу, в которой пробовал разные алгоритмы, стремился к тому, что бы на всех полученных графиках правильно определялся конец заряда. Так что сначала зарядка просто отсылала данные в комп, и алгоритм для определения конца заряда был написан на компе.
Могу выслать исходники или немного подправить код программы на компьютер под ваши нужды. Не выкладываю их потому что они кривые (постоянно дописывал в итоге не по феншую получилось). Обмен сделан очень простым. Длина посылки 5 байтов. Есть ряд начальных символов которые определяют, что делать с посылкой.
Это как бы не правильно. Можно было бы сделать обмен как в этой проге http://startcd.narod.ru/noutbook/index.html Но нет времени на переделки. Но для четырех акк, придется вводить обмен сложнее, как я думаю. Вообщем решайте нужна она Вам или нет, чем могу помогу, но времени у меня очень мало, почти ни чего не делаю для себя, все время сьедает работа.

[Хатуль_мадан]

Полностью аналогичная ситуация!!! Времени на увлечения мало, но на выходных и праздниках иногда выкраиваю. С исходниками такая же ситуация, иногда немного кривовато, понятно чаще всего только самому, но работает. Писать начал для МК в прошлом году, на пятом десятке решил освоить это дело, поэтому Ваши исходники программы мне вообще не помогут. Освоение делфи в далеких планах. Мой зарядник полностью самостоятельное устройство и само принимает решение об окончании заряда, поэтому, передача данных идет только в сторону компа. Таким образом, он просто используется для индикации долговременного процесса и возможности сохранить параметры заряда аккумуляторов, чтобы потом подумать, что с ними делать. Пакет простой, передается каждые 100 секунд, вот его формат:
Начинается с передачи кода 2 байт, перевода строки и каретки, потом вывода текущего времени, далее параметры:
*:* *:* * Uak1 Qak1 Eak1 Rak1 Tak1 Uak2 Qak2 Eak2 Rak2 Tak2 Uak3 Qak3 Eak3 Rak3 Tak3 Uak4 Qak4 Eak4 Rak4 Tak4
где:
Uak - напряжение на аккумуляторе в В.
Qak - емкость при разряде в А/ч (сколько отдал на текущий момент, необходимость пока под вопросом)
Eak - емкость при заряде в А/ч (сколько принял на текущий момент, необходимость пока под вопросом)
Rak - внутреннее сопротивление Ом
Tak - текущая температура гр. С

Как вариант, пример приема таких 4 пакетов в терминале, при заряде 4 аккумуляторов:

0:01:42 1,478 0,00 0,01 0,061 1,402 0,00 0,01 0,078 1,414 0,00 0,01 0,071 1,397 0,00 0,01 0,083
0:03:22 1,484 0,00 0,02 0,064 1,406 0,00 0,02 0,079 1,415 0,00 0,02 0,066 1,400 0,00 0,02 0,081
0:05:02 1,487 0,00 0,03 0,061 1,407 0,00 0,03 0,076 1,416 0,00 0,03 0,066 1,401 0,00 0,03 0,079
0:06:42 1,489 0,00 0,04 0,061 1,409 0,00 0,04 0,073 1,417 0,00 0,04 0,066 1,404 0,00 0,04 0,079

Сейчас уже добавил, перед каждой группой табулятор и номер аккумулятора, через тире его режим заряд/разряд/окончен, для лучшей восприимчивости в окне терминала. Все это потом планировалось транслировать в эксель и там рисовать графики. Вот как то так...
Если сможете подправить программку буду очень рад

[covokoff]

кроме vlad465 кто-нибудь повторил устройство?

Ага

[sergho]

Я тоже))) на 2 акка, больше не надо)

[y_kiyko]

Так вот, в связи с этим вопросик, просто интересно, кроме vlad465 кто-нибудь повторил устройство? Или многие интересуются, чисто из любопытства

Я пока в процессе реализации. В прикрепленном файле вариант схемы с питанием от 10-12 вольт. Т.е. возможно мобильное использование. Также изменены стабилизаторы тока заряда.

[DimAlt]

Попробую сделать, при наличии свободного времени.
Вы в программе в UART передаете данные в АNSI коде? Если да, то так будет даже проще. В моей зарядке так поступить было нельзя, так как кварца на тактирование мк нет (от внутреннего RC).
Распишите точно, как выглядит посылка, если буду делать, то проще сделать так, перед посылкой нужен какой нибудь символ определяющий ее начало. Его не должно быть в текущей посылке, допустим это будет "!" затем номер аккумулятора и т.д.

[Хатуль_мадан]

Я пока в процессе реализации. В прикрепленном файле вариант схемы с питанием от 10-12 вольт.

Вроде нормально, но и как-то сложно для зрительного восприятия и понимания. Привычнее смотреть на схемы хоть в приближенном ГОСТовском начертании. Да ладно, надеюсь все заработает как надо.
Провел сегодня короткий эксперимент со своим устройством (лог приема во вложении). Заряжал почти заряженные аккумуляторы, но из старого барахла, не жалко испоганить и выбросить, вначале были небольшие сбои (копошился в плате, замеры тестером делал, быстро менял аккумуляторы местами и т.п.), но через 20 минут работы все стабилизировалось, окончание заряда по определению dU<=0 прошло успешно на всех аккумуляторах. Потом включил разряд, тоже по началу все шло хорошо, но у меня стабилизаторы тока разряда стоят под термодатчиками, рядом с минусовой клеммой аккумулятора, они разогрелись до 45 градусов и произошло завершение цикла по очереди на всех 4 аккумуляторах. Придется переделывать немного, во время разряда исключать измерение температуры и включать ее после 10...20 минут заряда, как то так видится.
PS:
Да, данные выводятся в порт в текстовом виде в ASCII кодировке. Одна строка - один пакет.

[y_kiyko]

Вроде нормально, но и как-то сложно для зрительного восприятия и понимания. Привычнее смотреть на схемы хоть в приближенном ГОСТовском начертании.

Так рисую только для себя, чтобы упростить дальнейшую разводку платы. Чтобы не тыкаться каждый раз в даташит для проверки распиновки какого-либо СМД.
Будет двухплатный вариант - управление и сила отдельно. Платы бутербродом через PLS.
Платы начну рисовать сегодня. Поэтому прошу Вас, Хатуль_мадан, скинуть мне в в ЛС последние изменения по схеме (в т.ч интерфейс с ПК).

[Хатуль_мадан]

Уважаемый y_kiyko!
Последних изменений не много, практически схема та же, изменилась распайка ЖКИ двух проводов, чтобы освободить порт-RC6 (он же и выход на преобразователь RS232 в комп.), да номиналы R11 C14 (t=6.6mC). Теперь порт RC6 работает только на передачу информации в компьютер. Первоначально, это общение задумывалось только для изучения процессов заряда и исследований, а в реальной работе комп. не нужен вообще. Но если сделать зарядное стационарным и комп. всегда включен, то можно отказаться от использования ЖКИ. Не хотелось все кусочками выкладывать, чтобы не создавать путаницу. Думал приготовлю весь комплект файлов проверенный и выложу.
Посмотрел внимательней на Вашу схему, не в упрек конечно, но появились вопросы:
Зачем выбрано такое низкое опорное напряжение 0,416В? Входные сигналы идут через делитель?
С какой целью зашунтирован выход U8 конденсатором С15 ? Как-то нехорошо, обычно по входу ставят, или резистор добавляют.
От какого напряжения питается LM2703 при пропадании входного напряжения? У нее Umin=2.2B одного аккумулятора мало. А у MAX856, MAX756, или нашей КР1446ПН1 минимальное питание от 0,8В, от аккумулятора работает отлично.
ЖКИ от NOKIA 5110 и 3310 они полностью совместимы по кодам и управлению? Если да, то это очень радует.
Как проходит ток заряда на аккумулятор от +2В напряжения? Номиналы R41 R47 какие? Нет ли ошибки с инверсией сигналов ОР1 и VT7 ? Немного непонятна логика включения зарядного тока.
Идея с ключами 4066 тоже хороша, но я побоялся их ставить, сопротивления каналов повыше, чем у отдельных полевиков управляемых логикой. Да и по разводке платы проще отдельные элементы, чем один корпус 14-ногий.
По большому счету, если не ограничиваться габаритами, то по такому принципу можно собрать очень хорошее и универсальное зарядное устройство.
Удачи Вам в этом!

[y_kiyko]

Приветствую, Хатуль_мадан!
Схема пока содержит много неточностей, в основном по номиналам и типам элементов.
Опорное планирую 1,9-2,0 В. Там ошибка в номиналах. Соотношение делителя должно быть 1 к 4.
Конденсатор С15 возможно понадобится для снижения шума. Резистор перед конденсатором добавлю.
LM2703 действительно не пойдет. Ее ограничение по мин. напряжению питания связано с использованием МОП-ключа. Поставлю SP6691 (с биполярным ключем) - корпус тот же, а нижний предел 0,7 В.
По данным из сети, ЖКИ от NOKIA 5110 и 3310 совместимы по коду. Выводы отличаются - у 5110 на один больше. Это вход внешнего тактирования, который можно не использовать, а подключить на + питания дисплея. Дисплей 5110 имеет преимущество в меньших размерах и недостаток в том, что подключается через резинку (нет металлизации на стекле). Поэтому желательно иметь телефон на разборку - чтобы использовать арматуру крепления.
Резистор R41 имеет номинал R47(0,47 Ом). Неудачно указал номинал
Включение ОР1 и VT7 вроде бы правильное: при увеличении тока зарядной ячейки растет падение напряжения на R41 и уменьшается напряжение неинвертирующего входа ОР1. В результате уменьшается напряжение на выходе ОР1 и прикрывает N-канальный транзистор VT7.
4066 применил по причине их большого наличия. Как вариант - НС4066 с меньшим сопротивлением ключа. Этот вопрос еще надо уточнить.

Прошу сообщить, распайка каких двух проводов ЖКИ изменилась?

[Хатуль_мадан]

Включение ОР1 и VT7 вроде бы правильное: при увеличении тока зарядной ячейки растет падение напряжения на R41 и уменьшается напряжение неинвертирующего входа ОР1. В результате уменьшается напряжение на выходе ОР1 и прикрывает N-канальный транзистор VT7.

Так включение тока заряда осуществляется низким уровнем, VT8 открывается, загорается красный светодиод, а через VD8 неинвертирующий вход опускается до уровня 0,65...0,8В и при этом транзистор VT7 всегда закрыт. Даже если поменять входы местами, схема работать корректно не будет.
В личку отправил измененную схему своего зарядного.

PS:
Еще одно уточнение, а на какой ток заряда Вы расчитываете? А то указано Ref1.2 и потом оно делится резисторами 4,7к и более 51к. Если принять ток хоть 1А, то при R41=0.47 на нем будет выделяться около 0,5Вт тепла, а это не мало. А максимальный ток получается не более 1,2А, при условии что VT7 имеет почти нулевое сопротивление канала (2-1,4/0,47=1,27А).
Во вложении подправленный вариант включения тока заряда, уж извините, что поковырялся.

[y_kiyko]

Так включение тока заряда осуществляется низким уровнем, VT8 открывается, загорается красный светодиод, а через VD8 неинвертирующий вход опускается до уровня 0,65...0,8В и при этом транзистор VT7 всегда закрыт. Даже если поменять входы местами, схема работать корректно не будет.

Да, действительно лоханулся с логикой включения заряда. СПАСИБОза замечание!!! Подумаю, как с минимальным усложением решить проблему. Оптимально было бы инвертировать выходные сигналы с МК и поменять структуру VT8.
Предложенный Вами вариант возможен, но при изменении температуры будет плавать опорное напряжение и соответственно ток заряда.

В личку отправил измененную схему своего зарядного.

Спасибо, буду изучать.

Еще одно уточнение, а на какой ток заряда Вы расчитываете? А то указано Ref1.2 и потом оно делится резисторами 4,7к и более 51к. Если принять ток хоть 1А, то при R41=0.47 на нем будет выделяться около 0,5Вт тепла, а это не мало. А максимальный ток получается не более 1,2А, при условии что VT7 имеет почти нулевое сопротивление канала (2-1,4/0,47=1,27А).

По значению токов заряда/разряда хочу оставить Ваш вариант. При 400 мА зарядки на R41 упадет около 190 мВ (думаю, это допустимо с учетом типового напряжения смещения ОУ в 2,9 мВ). Соответственно столько же надо установить на делителе после LM385. С учетом падения напряжения на VT7 в 200-300 мВ, питание зарядных ячеек должно составить 2,1 - 2,2 В. На датчике тока R41 будет рассеиваться до 80 мВт.
Ref1.2 - условное название.

Транзистор VT4 включен в инверсном режиме и нужен для того, чтобы при пропадании основного питания отсечь аккумуляторы от преобразователя. Диод в этом месте будет существенно нагреваться. Возможно, эта защита избыточна - опыт покажет.