Chargeur universel pour microcontrôleur. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L'auteur s'est donné pour tâche de créer un appareil universel simple pour charger toutes les batteries de petite taille et leurs batteries de différents types, capacités et tensions nominales.

Les batteries sont très courantes aujourd'hui, mais les chargeurs disponibles dans le commerce ne sont généralement pas universels et trop chers. Le dispositif proposé est conçu pour charger des batteries rechargeables et des batteries individuelles (ci-après dénommées "batterie") avec une tension nominale de 1,2...12,6 V et un courant de 50 à 950 mA. La tension d'entrée de l'appareil est de 7...15 V. La consommation de courant sans charge est de 20 mA. La précision du maintien du courant de charge est de ± 10 mA. L'appareil dispose d'un écran LCD et d'une interface conviviale pour définir le mode de charge et surveiller sa progression.

Une méthode de charge combinée a été mise en œuvre, consistant en deux étapes. Au premier étage, la batterie est chargée avec un courant constant. Au fur et à mesure qu'il se charge, la tension à ses bornes augmente. Dès qu'il atteint la valeur définie, la deuxième étape commence - la charge avec une tension constante. À ce stade, le courant de charge est progressivement réduit et la tension définie est maintenue sur la batterie. Si la tension tombe en dessous de la valeur définie pour une raison quelconque, la charge à courant constant redémarre automatiquement.

Le circuit du chargeur est illustré à la fig. une.

Riz. 1. Circuit du chargeur (cliquez pour agrandir)

Sa base est le microcontrôleur DD1. Il est cadencé à partir d'un oscillateur RC interne de 8 MHz. Deux canaux ADC du microcontrôleur sont utilisés. Le canal ADC0 mesure la tension de sortie du chargeur et le canal ADC1 mesure le courant de charge.

Les deux canaux fonctionnent en mode huit bits, ce qui est assez précis pour l'appareil décrit. La tension maximale mesurée est de 19,9 V, le courant maximal est de 995 mA. Si ces valeurs sont dépassées, l'inscription "Hi" apparaît sur l'écran LCD du HG1.

L'ADC fonctionne avec une tension de référence de 2,56 V provenant de la source interne du microcontrôleur. Pour pouvoir mesurer une tension plus élevée, le diviseur de tension résistif R9R10 la réduit avant de l'appliquer sur l'entrée ADC0 du microcontrôleur.

Le capteur de courant de charge est la résistance R11. La tension qui tombe dessus pendant le passage de ce courant est envoyée à l'entrée de l'ampli-op DA2.1, qui l'amplifie environ 30 fois. Le gain dépend du rapport des résistances des résistances R8 et R6. À partir de la sortie de l'amplificateur opérationnel, une tension proportionnelle au courant de charge est transmise à travers le suiveur à l'amplificateur opérationnel DA2.2 jusqu'à l'entrée du microcontrôleur ADC1.

Sur les transistors VT1-VT4, une clé électronique est assemblée, fonctionnant sous le contrôle d'un microcontrôleur, qui génère des impulsions à la sortie de OS2, suivant à une fréquence de 32 kHz. Le rapport cyclique de ces impulsions dépend de la tension de sortie requise et du courant de charge. La diode VD1, l'inductance L1 et les condensateurs C7, C8 convertissent la tension pulsée en une constante, proportionnelle à son rapport cyclique.

LED HL1 et HL2 - indicateurs d'état du chargeur. La LED HL1 allumée signifie que la tension de sortie a été limitée. La LED HL2 est allumée lorsque le courant de charge augmente et éteinte lorsque le courant ne change pas ou diminue. Lors de la charge d'une batterie déchargée en bonne santé, la LED HL2 s'allume d'abord. Les LED clignoteront alors alternativement. L'achèvement de la charge peut être jugé par la lueur de la seule LED HL1.

Une sélection de la résistance R7 définit le contraste optimal de l'image sur l'écran LCD.

Le capteur de courant R11 peut être constitué d'un morceau de fil à haute résistance provenant d'une bobine chauffante ou d'une résistance filaire puissante. L'auteur a utilisé un morceau de fil d'un diamètre de 0,5 mm et d'une longueur d'environ 20 mm à partir du rhéostat.

Le microcontrôleur ATmega8L-8PU peut être remplacé par n'importe quelle série ATmega8 avec une vitesse d'horloge de 8 MHz ou plus. Le transistor à effet de champ BUZ172 doit être installé sur un dissipateur thermique avec une surface de refroidissement d'au moins 4 cm². Ce transistor peut être remplacé par un autre à canal p avec un courant de drain admissible supérieur à 1 A et une faible résistance en canal ouvert.

Au lieu des transistors KT3102B et KT3107D, une autre paire complémentaire de transistors avec un coefficient de transfert de courant d'au moins 200 convient également.Si les transistors VT1-VT3 fonctionnent correctement, le signal à la grille du transistor doit être similaire à celui illustré à la fig. 2.

Riz. 2. Graphique du signal de porte

L'inductance L1 est retirée de l'alimentation de l'ordinateur (elle est enroulée avec un fil d'un diamètre de 0,6 mm).

La configuration du microcontrôleur doit être programmée selon la fig. 3. Les codes du fichier V_A_256_16.hex doivent être entrés dans la mémoire programme du microcontrôleur. Les codes suivants doivent être écrits dans l'EEPROM du microcontrôleur : à l'adresse 00H - 2CH, à l'adresse 01H - 03H, à l'adresse 02H - 0BEH, à l'adresse 03H -64H.

Riz. 3. Programmation du microcontrôleur

L'établissement du chargeur peut être lancé sans écran LCD ni microcontrôleur. Éteignez le transistor VT4 et connectez les points de connexion de son drain et de sa source avec un cavalier. Appliquez à l'appareil une tension d'alimentation de 16 V. Sélectionnez la résistance R10 de sorte que la tension à ses bornes soit comprise entre 1,9 et 2 V. Cette résistance peut être composée de deux résistances connectées en série. S'il n'y a pas de source 16 V, appliquez 12 V ou 8 V. Dans ces cas, la tension aux bornes de la résistance R10 doit être d'environ 1,5 V ou 1 V, respectivement.

Au lieu d'une batterie, connectez un ampèremètre et une résistance puissante ou une lampe de voiture en série à l'appareil. En modifiant la tension d'alimentation (mais pas inférieure à 7 V) ou en sélectionnant la charge, réglez le courant à travers celle-ci sur 1 A. Sélectionnez la résistance R6 de sorte que la sortie de l'ampli-op DA2.2 ait une tension de 1,9 .. .2 V. Comme la résistance R10, la résistance R6 est commodément composée de deux.

Coupez l'alimentation, connectez l'écran LCD et installez le microcontrôleur. Connectez une résistance ou une lampe à incandescence de 12 V avec un courant d'environ 0,5 A à la sortie de l'appareil. Lorsque l'appareil est allumé, l'écran LCD affichera la tension à sa sortie U et le courant de charge I, ainsi que le tension limite Uz et le courant de charge maximum Iz. Comparez les valeurs de courant et de tension sur l'écran LCD avec les lectures de l'ampèremètre et du voltmètre standard. Ils différeront probablement.

Coupez l'alimentation, installez le cavalier S1 et rallumez l'alimentation. Pour calibrer l'ampèremètre, maintenez enfoncé le bouton SB4 et utilisez les boutons SB1 et SB2 pour régler sur l'écran LCD la valeur la plus proche de celle indiquée par l'ampèremètre de référence. Pour calibrer le voltmètre, appuyez sur le bouton SB3 et maintenez-le enfoncé, et utilisez les boutons SB1 et SB2 pour régler la valeur sur l'écran LCD égale à celle indiquée par le voltmètre de référence. Sous tension, retirer le cavalier S1. Les coefficients d'étalonnage seront écrits dans l'EEPROM du microcontrôleur pour la tension à l'adresse 02H, et pour le courant à l'adresse 03H.

Coupez l'alimentation du chargeur, remplacez le transistor VT4 et connectez une lampe de voiture 12 V à la sortie de l'appareil. Allumez l'appareil et réglez Uz = 12 V. Lorsque Iz change, la luminosité de la lampe doit changer en douceur . L'appareil est prêt à fonctionner.

Le courant de charge requis et la tension maximale de la batterie sont réglés avec les boutons SB1 "▲", SB2 "▼", SB3 "U", SB4 "I". Intervalle de changement de courant de charge - 50...950 mA par pas de 50 mA. L'intervalle de changement de tension est de 0,1 ... 16 V par pas de 0,1 V.

Pour changer Uz ou Iz, appuyez et maintenez le bouton SB3 ou SB4, respectivement, et utilisez les boutons SB1 et SB2 pour régler la valeur souhaitée. 5 s après avoir relâché tous les boutons, la valeur définie sera écrite dans l'EEPROM du microcontrôleur (Uz - à l'adresse 00H, Iz - à l'adresse 01H). Il convient de garder à l'esprit que le fait de maintenir le bouton SB1 ou SB2 enfoncé pendant plus de 4 s augmente le taux de changement de paramètre d'environ dix fois.

Le programme du microcontrôleur peut être téléchargé à partir de ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/va-256_16.zip.

Auteur : V. Nefedov

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