Главная » Источники питания, Микроконтроллеры » Тестер емкости аккумулятора на Atmega8. Схема и описание

Тестер емкости аккумулятора на Atmega8. Схема и описание

Это тестер емкости аккумулятора позволяет измерять емкость аккумулятора или аккумуляторной батареи (измерение в мА/ч или А/ч) и энергию разряда (в Вт/ч). 

Схема подходит для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных элементов и аккумуляторов (1-12 элементов), свинцово-кислотных (заливных, VRLA, SLA) аккумуляторов до 12 В, литий-ионных и литий-полимерных (1-4 элемента), а также для других типов, таких как LiFePO4, NiZn, щелочные и т. д., с общим напряжением до 20 В.

Тестер емкости позволит вам проверить, например,  состояние аккумулятора, эффективность метода зарядки или обнаружить поддельные аккумуляторы (к сожалению, в последние годы рынок наводнен подделками).

Данное устройство также позволяет обслуживать аккумулятор – разрядить его до необходимого напряжения перед зарядкой, или разрядить аккумулятор до оптимального напряжения, чтобы подготовить его к длительному хранению.

Описание

В основе этого измерителя емкости аккумулятора лежит микроконтроллер ATmega8A, ATmega8 или ATmega8L (DD1). Принцип работы тестера прост: подключите полностью заряженный аккумулятор к устройству. После окончания разряда аккумулятора вы получите значения его емкости и энергии.

Тестер емкости аккумулятора на Atmega8. Схема и описание

 

Ток разряда выбирается цифровым способом в диапазоне от 0,01 до 2,56 A с шагом 0,01 A. Разряд прекращается при достижении конечного напряжения (напряжения отключения), которое также выбирается цифровым способом.

Микроконтроллер Atmega8 синхронизируется внутренним RC-генератором с частотой 8 МГц. Поскольку точность измерения зависит от точности измерения времени, поэтому в схеме используется внешний кварцевый резонатор на 32768 Гц.

Hantek 2000 - осциллограф 3 в 1
Портативный USB осциллограф, 2 канала, 40 МГц....
Подробнее

Напряжение аккумулятора (максимальное значение 20 В) измеряется с помощью делителя напряжения на резисторах с R10, R13, R16. Отрегулируйте подстроечный резистор R16 так, чтобы значение на дисплее (в режиме отображения фактического напряжения) было равным реальному напряжению аккумулятора.

Аккумулятор разряжается через транзистор VТ1 (IRLB8743). Ток разряда измеряется на шунте R19 (0,24 Ом). Ток разряда стабилизируется операционным усилителем (ОУ) DD2 MC33171. Опорное напряжение получается с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с вывода OC1A (PB1 — вывод 15) микроконтроллера.

Сигнал ШИМ проходит через делитель напряжения (R12, R14, R17) и низкочастотный фильтр (C7), создавая постоянное напряжение, пропорциональное желаемому току разряда. Далее напряжение на затворе VT1 контролируется ОУ, так что напряжение на шунте R19 соответствует этому опорному напряжению.

Процесс калибровки

Установите подстроечный резистор R18 в центральное положение. Последовательно подключите аккумулятор с разрядным током не менее 2,56 А и амперметр. Установите желаемый ток разряда на уровне 2,56 А, начните разряд (долгое нажатие кнопки SA1). Затем установите подстроечный резистор R17 так, чтобы фактический ток разряда был равен выбранному значению (2,56 А).

Далее установите ток разряда на 0,01 А. Затем скорректируйте смещение входов операционного усилителя DD2 с помощью R18 — установите R18 так, чтобы фактический ток составлял 0,01 А.

Силовой транзистор VT1 должен быть размещен на радиаторе, соответствующий максимально необходимой рассеиваемой мощности во время разряда (P = U*I). Транзистор VT1 (IRLB8743) — это MOSFET с TTL-логикой, который может работать с напряжением 5 В. Если используется стандартный тип MOSFET, то  теоретически запитать ОУ можно и от более высокого напряжения (это может быть напряжение на входе 7805), но я рекомендую логический MOSFET.

Светодиод HL1 показывает, что идет разряд и измерение. Диоды VD1 и VD2 (1N4148) обеспечивают полное запирание транзистора VT1, когда процесс разрядки не активен.

Для управления контроллером используются кнопки SA1…SA3. В качестве устройства отображения используется 4-х разрядный светодиодный дисплей с общим анодом. Катоды дисплея подключены к порту D, аноды — к битам 2-5 порта B. В качестве дисплея можно использовать LD-D036UPG-C, LD-D028UR-C, LD-D036UR- C или LD-D056UR-C (типы с очень высокой яркостью). Сверхяркий дисплей позволяет отказаться от обычных транзисторов для усиления анодного тока.

Управление дисплеем мультиплексное. Частота мультиплексирования составляет около 100 Гц. Резисторы R1 … R8 определяют ток сегментов дисплея и, следовательно, его яркость. Они подобраны так, чтобы ток не превышал максимальный выходной ток вывода микроконтроллера (40 мА).

Тестер емкости аккумуляторных батарей питается от источника питания с напряжением 8 — 30В. Ток потребления составляет около 15-45 мА, в зависимости от количества подсвеченных сегментов индикатора и сопротивления резисторов R1 … R8. Конденсаторы C1, C2 и C3 должны быть расположены как можно ближе к микроконтроллеру.

Последовательно с проверяемой батареей подключите соответствующий предохранитель, в противном случае отказ тестера (например, отказ контроля тока или короткое замыкание VT1) или неправильная полярность подключения аккумулятора могут вызвать возгорание! Также рекомендуется использовать предохранитель на входе + блока питания.

Управление тестером

Тестер аккумулятора управляется 3-мя кнопками: «Mode» «+» и «-». Кнопка «Mode» переключает между шестью пунктами меню:

  1. Отображение фактического напряжения аккумулятора (0,00 В — 20,4 В).
  2. Измеренная энергия в Вт/ч (ватт-часах). Отображает символ «En», а затем значение. В процессе разряда значение увеличивается. После окончания разряда показывает окончательный результат.
  3. Измеренная емкость в А/ч (ампер-часах). Отображает символ «Ah», а затем значение. В процессе разряда значение увеличивается. После окончания разряда показывает окончательный результат.
  4. Прошедшее время разряда в часах (0,00 ч — 655 ч).
  5. Желаемый ток разряда. Используйте + и — для выбора от 0,01 A до 2,56 A.
  6. Выбранное конечное напряжение. Используйте кнопки + и -, чтобы выбрать напряжение, при достижении которого процесс разряда должен завершиться (диапазон от 0,80 В до 20,0 В).

Нажав «-» на пунктах 2, 3 и 4, вы можете сбросить значения энергии, емкости и времени (работает только в том случае, если процесс разряда не активен). Длительное нажатие кнопки «Mode» запускает или останавливает процесс разряда.

Когда процесс разрядки активен, то горит светодиод. После выключения светодиода вы можете просмотреть измеренные данные (энергия, емкость, время). Перед новым измерением необходимо сбросить данные. (Данные не сбрасываются автоматически в начале процесса разряда и измерения. Это позволяет возобновить прерванное измерение.)

Конечное напряжение разряда обычно выбирается в районе 0,8 — 1 В для NiCd и NiMH аккумуляторов, 2,5 — 3 В для литий-ионных и литий-полимерных и 8-10 В для свинцово-кислотных аккумуляторов.

Скачать прошивку (2,2 KiB, скачано: 47)



Добавить комментарий