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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Chargeur intelligent
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Chargeurs, batteries, cellules galvaniques Les batteries Ni-Cd sont largement utilisées pour alimenter les équipements portables modernes. Pour les charger, de nombreux appareils sont produits, des appareils similaires et des radioamateurs sont assemblés. Cependant, la plupart des conceptions industrielles et amateurs sont conçues pour une simple recharge de batteries. Souvent, ils ne sont pas en mesure de les charger complètement en raison de l'inconvénient inhérent aux cellules Ni-Cd - le soi-disant "effet mémoire". Cela consiste dans le fait que si vous chargez une batterie incomplètement déchargée, elle ne donnera de l'énergie qu'au niveau à partir duquel la charge a commencé. Pour que cet effet n'apparaisse pas, la batterie doit être complètement déchargée (à environ 1 V), puis chargée à une tension d'environ 1,4 V. Le dispositif à microcontrôleur décrit ci-dessous résout automatiquement ce problème. La batterie qui n'a pas complètement abandonné sa capacité est d'abord complètement déchargée, puis chargée à un niveau prédéterminé, vérifie sa capacité à fonctionner normalement, puis la déconnecte de l'appareil. Le dispositif proposé est conçu pour la charge indépendante simultanée de quatre batteries Ni-Cd d'une capacité de 600, 800 et 1200 mAh, mais peut également être utilisé pour charger d'autres types de batteries. La possibilité de modifier l'algorithme de fonctionnement de l'appareil par programmation offre la flexibilité et la facilité de travail nécessaires. Le schéma de principe du chargeur est illustré à la Fig.1. Fonctionnellement, il se compose d'une unité de contrôle et de quatre cellules de charge-décharge identiques.
L'unité de commande contient MK DD1, le commutateur DD2, le comparateur DA1, un exemple de générateur de tension (VT13, VT14), une unité de signalisation sonore de défaut de batterie (VT15) et un tampon DD3. MK contrôle le fonctionnement de l'appareil dans son ensemble, assurant le fonctionnement indépendant des quatre nœuds de charge. La commutation des tensions issues des batteries sur l'entrée non inverseuse du comparateur DA1 est réalisée par l'interrupteur DD2. Des tensions de référence sont formées en fonction du code déterminé par les signaux E0 et E1 spécifiés par le microcontrôleur. Le tampon DD3 assure le découplage du port P1 du microcontrôleur des cellules de charge-décharge. Chacune de ces cellules consiste en un stabilisateur de courant DA2 (ci-après, les désignations de position des éléments de la cellule A1 sont indiquées), des résistances de réglage de courant R3 - R5, des commutateurs à transistors (VT1 - VT3), des états de nœud de commutation (charge-décharge-contrôle ) et les LED HL1 (rouge) allumées) et HL2 (vert), indiquant l'état du nœud (rouge - en charge, vert - en décharge). Les commutateurs SA1 et SA2 permettent de régler le courant de charge requis (dans ce cas 60, 80 ou 120 mA). Considérons le fonctionnement de l'appareil plus en détail. A la mise sous tension, le programme analyse l'état de la batterie G1, en comparant à son tour la tension sur celle-ci (signal K1) aux tensions de référence générées par le conformateur sur les transistors VT13, VT14. Si la tension sur la batterie est inférieure à 0,7 V, il "conclut" que la cellule est vide, et procède à l'analyse de l'état de la suivante. Si la tension sur la batterie est supérieure à 1 V (cas usuel), MK DD1 délivre (via le buffer DD3) les signaux R1=1, Z1=1. Dans ce cas, la LED HL2 s'allume et les transistors VT1, VT3 s'ouvrent. Le premier d'entre eux bloque le canal de charge (DA2, R3-R5, VT2) et le second connecte la résistance R9 en parallèle avec la batterie. Le processus de décharge commence. Dans les modes de décharge et de charge, la tension sur les batteries est mesurée une fois toutes les 4 s. Le cycle de mesure (signal Z1 = 1, R1 = 0) est d'environ 1 s, c'est-à-dire que le temps d'entretien d'une batterie, retard compris, est de 1 s. À ce moment, la tension de la batterie est mesurée et, en fonction de sa valeur, le microcontrôleur décide de continuer à décharger (charger) la batterie ou de l'éteindre (si la charge est terminée). Ceci est clairement visible par la lueur des LED. L'allumage périodique de la LED verte (HL2) indique que la batterie de cette cellule est en mode décharge, et la rouge (HL1) est en mode charge. Mais revenons au mode de décharge. Le signal K1 (tension sur la batterie en cours de décharge) via le commutateur DD2 est envoyé à l'entrée non inverseuse du comparateur DA1, où il est comparé à la tension de référence (environ 1 V) fournie à l'entrée inverseuse depuis le conformateur sur transistors VT13 et VT14 (le premier d'entre eux est ouvert et le second est fermé) . Au moment où la valeur de tension définie est atteinte, le comparateur donne un signal indiquant la fin du processus de décharge et le MC fait passer l'appareil en mode de charge (les signaux R1 et Z1 prennent les valeurs de log. 0). Dans ce cas, la LED HL1 s'allume, les transistors VT1, VT3 se ferment et VT2 s'ouvre. En cours de prototypage de l'appareil et de test de fonctionnement avec des batteries de différentes capacités et de différentes sociétés, il a été constaté que la charge maximale de la batterie correspond à un exemple de tension d'environ 1,45 V (en tenant compte des pertes dans les circuits de mesure). Si nécessaire, il peut être modifié dans un sens ou dans l'autre avec une résistance d'accord R44. Lorsque la tension de la batterie du G1 atteint environ 1,45 V, la charge s'arrête. Puis pendant un certain temps (environ 8...10 s) la cellule passe en mode décharge (la LED HL2 s'allume) avec le contrôle de la tension de la batterie. S'il n'a pas changé de manière significative pendant ce temps, la charge se termine (les deux LED ne s'allument pas). Si la tension chute brusquement (jusqu'à 1 ... 1,1 V), ce qui indique un dysfonctionnement de la batterie, un signal sonore est émis et la LED HL2 commence à clignoter. L'appareil dispose d'un mode de charge forcée. Il est utilisé lorsque la batterie est déchargée à une tension inférieure à 1 V ou qu'elle doit être rechargée d'urgence (en contournant le processus de décharge à 1 V). L'allumage pour la charge forcée s'effectue par le bouton SB1 (il est maintenu enfoncé jusqu'à ce que la LED HL1 s'allume). Le choix des courants de charge égaux à 0,1 de la capacité de la batterie est effectué par les interrupteurs SA1 et SA2 en shuntant la résistance R4 avec les résistances R3 et R5. Dans les positions des commutateurs indiquées sur le schéma, le courant de charge est déterminé par la résistance de la résistance R4 et est égal à 60 mA. La fermeture des contacts de l'interrupteur SA1 entraîne une augmentation du courant de charge jusqu'à 80 mA, et les deux (SA1 et SA2) - jusqu'à 110 ... 120 mA. Le courant de sortie maximal des régulateurs de tension 78L05 est de 100 mA, cependant, en mode régulateur de courant, il passe à 120 mA avec relativement peu d'échauffement (dans les cas extrêmes, on peut mettre un petit dissipateur thermique dessus). Les pièces du chargeur sont montées sur une carte de circuit imprimé en fibre de verre double face (Fig. 2).
La carte est conçue pour l'utilisation de résistances MLT constantes, de trimmers SDR-19a, de condensateurs K50-35 (C1, C4), KD-1 (C2, C3) et KM (autres), une section à deux broches du PLS- Fiche 40 (XP1), boutons B38 ou B32 (SB1), interrupteurs à coulisse miniatures VDMZ-2V (SA1-SA8). Dans le circuit de réglage de fréquence de l'oscillateur MK intégré, un résonateur à quartz avec une fréquence de 3,58 MHz est utilisé, mais tout autre avec une fréquence de 3 à 8 MHz est également acceptable (dans ce cas, certaines constantes devront être modifié dans le programme). En tant qu'émetteur de son BF1, vous pouvez utiliser des téléphones de type TM-2V ou un émetteur piézo ZP-31. Pour connecter MK DD1, utilisez un panneau à 20 broches. Les codes "firmware" ROM MK sont indiqués dans le tableau.
La plupart des résistances sont installées perpendiculairement à la carte. Des cavaliers sont insérés dans les trous marqués sur le dessin inférieur (sur la Fig. 2) avec quatre points, reliant les conducteurs imprimés sur les différents côtés de la carte. La mise en place de l'appareil revient à régler les tensions de référence et les valeurs requises des courants de charge et de décharge. Les tensions de référence (voir le tableau dans la partie inférieure gauche de la Fig. 1) sont définies en ajustant les résistances R42, R43, R44 et en sélectionnant la résistance R41. Faites-le sans MK, en le retirant temporairement du panneau. Deux conducteurs sont insérés dans ses fentes 2 et 3 (ou soudés aux plots correspondants de la carte) et connectés via des résistances d'une résistance de 10 kOhm à une source de tension de +5 V. Ensuite, la carte est alimentée et, en connectant les contacts de panneau nommés dans diverses combinaisons avec un fil commun (codes 00, 01, 10, 11), à l'aide de résistances accordées, réglez les tensions indiquées sur le circuit au point K (broche 4 de la puce DA1; E0 est le bit le plus significatif , E1 est le moins significatif). Les courants de charge requis sont définis en sélectionnant les résistances R3 - R5. Pour ce faire, une batterie déchargée à 1 V est installée dans n'importe quelle cellule, une bande de fibre de verre double face (ou getinax) avec des morceaux de fil de montage soudés à la feuille est insérée entre sa borne positive et le contact correspondant, et un milliampèremètre avec une limite de mesure de 150 ... 300 est connecté aux extrémités libres de ce dernier. La résistance R4 est temporairement remplacée par une résistance accordée avec une résistance de 270 ... 330 Ohm (de préférence un fil multi-tours) et, en activant le mode de charge forcée avec le bouton SB1, une telle résistance de la partie du résistance introduite dans le circuit est sélectionnée à laquelle le courant de charge est de 6 mA (pour une batterie d'une capacité de 600 mA h). Ensuite, une résistance constante de résistance proche est soudée à sa place, remplacée par une résistance d'accord R3 et, en fermant les contacts de l'interrupteur SA1, le courant est augmenté à 80 mA (pour les batteries d'une capacité de 800 mAh). Enfin, avec les contacts des deux interrupteurs SA1 et SA2 fermés, la résistance de la résistance R5 est sélectionnée, correspondant au courant de charge de 120 mA (pour des batteries d'une capacité de 1200 mAh). De même, les résistances des circuits de charge et les trois cellules restantes sont sélectionnées. Le courant de décharge (environ 60 mA à une tension de batterie de 1,2 V) est réglé en sélectionnant la résistance R9. Pour accélérer la décharge des batteries d'une capacité de 800 et 1200 mAh (dans le premier cas, avec un courant de 80, et dans le second - 120 mA), deux autres résistances peuvent être introduites dans le circuit collecteur du transistor VT3 , connecté en parallèle avec R9 à l'aide de commutateurs similaires à SA1, SA2 (bien sûr, les mêmes dans ce cas, des modifications doivent également être apportées aux circuits de bits des cellules restantes). En conclusion, il convient de noter que le dispositif décrit est capable de charger des batteries avec une plus grande capacité. Pour ce faire, il est nécessaire de remplacer DA2-DA5 par des stabilisateurs pour un courant plus élevé (300 ... 400 mA) et des transistors clés par des transistors plus puissants. Auteurs : M. Demenev, I. Koroleva
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