Mikroprocesorowa ładowarka J E K T Y P R Oakumulatorów Mikroprocesorowa ładowarka akumulatorów AVT-5091 Jednym z wielu zalecanych przez producenta zastosowa mikrokontrolerw rodziny ST62 jest sterowanie ładowarkami. Postanowiliśmy opracowaĘ taki układ przeznaczony do ładowania łelowych akumulatorw kwasowych. -zasilania, Rekomendacje: ze wzgldu - zasilania zewntrznego. na zautomatyzowanie Blok ładowania jest czścią wykonawczą układu, przyłączają- ładowania akumulatorw cą ładowany akumulator do rd- łelowych polecamy to Przy regulowanym prądzie ła- ła prądu. Dodatkowo, blok wyko- urządzenie ułytkownikom dowania od 0,1 do 1A i napiciu nawczy zawiera elementy do po- systemw alarmowych, nominalnym 12 V, układ umoł- miaru natłenia prądu i napicia UPS-w, domowych central liwia ładowanie akumulatorw na zaciskach akumulatora podczas telefonicznych itp. o pojemności do 20 Ah. Akumu- jego ładowania. latory takie są stosowane w awa- Blok sygnalizacji tworzą trzy ryjnych układach podtrzymania diody LED oraz sygnalizator akus- zasilania (UPS) i oświetlenia w te- tyczny. Ich zadaniem jest sygna- lekomunikacji, energetyce oraz lizowanie stanu pracy bloku ładu- w urządzeniach alarmowych. jącego oraz informowanie o stop- Akumulator łelowy jest aku- niu naładowania akumulatora. mulatorem wymagającym minimal- Blok zasilania dostarcza nie- nej obsługi, zamknitym w szczel- zbdnych napiĘ do zasilania nej obudowie. Elektrolit jest za- czści cyfrowej układu. warty w łelu krzemowym (tech- Zasilacz zewntrzny jest rdłem nologia dryfit), dziki czemu nie prądu dla ładowanego akumulatora. ma ryzyka pochlapania sobie ubra- Schemat elektryczny układu ła- nia kwasem siarkowym. Akumu- dowarki przedstawiono na rys. 2. latory łelowe charakteryzują si Dziki niewielkiej liczbie elementw dułą trwałością i dobrą odporno- układ mołe wykonaĘ kałdy elektro- ścią na przeładowanie. Gwarantu- nik amator. Obwody pomiarowe (do ją wysoką niezawodnośĘ oraz bez- pomiaru prądu i napicia) są dołą- pieczestwo eksploatacji. czone do wyprowadze PB1 i PB2, ktre skonfigurowano jako analogo- Budowa układu we wejścia przetwornika A/C. Schemat elektryczny ładowarki W obwodzie do pomiaru na- przedstawiono na rys. 1. Jej ser- picia słuły prosty dzielnik, skła- cemjest mikrokontroler ST62T20C, dający si z dwch rezystorw R7 ktry jest wyposałony m.in. w 8- i R8 o tak dobranych wartościach, bitowy przetwornik A/C wyko- aby napicie na wejściu pomia- rzystywany w układzie do pomia- rowym PB1 nie przekroczyło na- ru napicia. picia zasilania mikrokontrolera. Ładowarka składa si z nast- Natomiast w obwodzie do pomia- pujących blokw funkcjonalnych ru prądu jest samodzielnie wyko- (rys. 1): nany z drutu oporowego rezystor - sterowania, o wartości około 1,3&!/5W. - ładowania, Sterowanie przekanikiem re- Rys. 1. Schemat blokowy - sygnalizacji, alizowane jest poprzez wyprowa- ładowarki Elektronika Praktyczna 12/2002 43 Mikroprocesorowa ładowarka akumulatorów Podczas ładowania akumulato- ra program oczekuje na spełnienie jednego z trzech warunkw: PRAD_ZA_DUZY, U_OK2, ZA- KONCZ_ŁADOWANIE2. Warunek PRAD_ZA_DUZY zo- stanie spełniony w przypadku przekroczenia maksymalnego prą- du ładowania. W takim przypadku program przejdzie w stan AWA- RIA, w ktrym przekanik zostaje odłączony, a dioda sygnalizacyjna AWARIA wraz z sygnalizatorem akustycznym zostaną włączone (miga co 0,5 s). Spełnienie warunku ZA- KONCZ_LADOWANIE2 nastąpi po naciśniciu przycisku P1. Program przejdzie wtedy w stan OCZEKU- JE, przerywając proces ładowania akumulatora. Gdy podczas ładowania napi- cie na akumulatorze przekroczy wartośĘ 13,8 V, zostaje spełniony warunek U_OK2 i nastpuje przej- ście programu w stan NALADOWA- NY. Stan ten jest sygnalizowany impulsowym świeceniem diody Rys. 2. Schemat elektryczny ładowarki LED_SPRAWNY oraz przez sygna- lizator piezoelektryczny (sygnał dzenie PA0, skonfigurowane jako NALADOWANY. Natomiast, gdy akustyczny co 2 s). Wyjście ze wyjście cyfrowe typu push-pull. napicie na akumulatorze bdzie stanu AWARIA lub NALADOWA- Diody sygnalizacyjne dołączone niłsze od 8V lub w ogle go nie NY oraz przejście w stan począt- są do wyprowadze PA1...PA3, bdzie, zostaje spełniony warunek kowy OCZEKUJE nastąpi po naciś- skonfigurowanych takłe jako U_BRAK. Program przechodzi niciu przycisku P1. Wwczas zo- push-pull. Sygnalizator akustycz- w stan AWARIA. Jełeli napicie staną spełnione warunki KASOWA- ny został bezpośrednio dołączony bdzie mieściło si w przedziale NIE lub ZAKONCZ_LADOWANIE. do wyprowadzenia PB0. Jedyny od 9 V do 12 V, to zostaje speł- w układzie przycisk sterujący P1 niony warunek U_NISKIE i pro- Montał i uruchomienie został dołączony do wyprowadze- gram przechodzi w stan LADOWA- Na rys. 4 przedstawiono sche- nia PB7 skonfigurowanego jako NIE. W tym stanie na wyjściu mat montałowy płytki drukowa- wejście cyfrowe z podciąganiem. sterującym przekanikiem pojawia nej, na ktrej umieszczono wszyst- Wyjaśnienie sposobu działania si wysoki poziom napicia, po- kie elementy układu z wyjątkiem układu ułatwi graf, ktry przedsta- wodując jego zadziałanie. Ww- zasilacza zewntrznego. wiono na rys. 3. Został on przy- czas rozpoczyna si ładowanie Montał rozpoczynamy od mon- gotowany za pomocą programu akumulatora. Stan ładowania syg- tału złącz śrubowych i przekani- ST6-Realizer. Po włączeniu zasila- nalizowany jest impulsowym ka. Ze wzgldu na dośĘ dułe nia mikrokontroler jest zerowany, świeceniem diody LED (miga co prądy płynące w obwodzie łado- po czym program mikrokontrolera 0,5s). wania, lutowanie elementw po- wchodzi w stan początkowy OCZE- KUJE. Po podłączeniu akumulatora przeznaczonego do ładowania i na- ciśniciu przycisku P1 zostaje speł- niony warunek DO_PRACY. Pro- gram wchodzi w stan TEST, w kt- rym akumulator przeznaczony do ładowania zostaje poddany testo- waniu. Test polega na pomiarze napicia akumulatora i zaklasyfi- kowaniu go do ładowania lub nie. W przypadku, gdy napicie aku- mulatora ma wartośĘ wikszą nił 12V, zostaje spełniony warunek U_OK i program przechodzi w stan Rys. 3. Algorytm działania programu Elektronika Praktyczna 12/2002 44 Mikroprocesorowa ładowarka akumulatorów samodzielnie z drutu oporowego. WYKAZ ELEMENTÓW Za pomocą najzwyklejszego omo- Rezystory mierzem odmierzamy odcinek dru- R1...R3, R8: 3,9k&! tu o rezystancji około 1,3 &!, na- stpnie nawijamy go na dowol- R4...R6: 820&! nym rezystorze o mocy 5 W i re- R7: 15k&! zystancji 5&!. Kocwki rezystora R9: 1k&! i drutu skrcamy razem. Dla pew- Rx: 1,3&!/5W ceramiczny ności styku mołemy sprbowaĘ je Kondensatory razem polutowaĘ i tak przygoto- C1, C4: 100nF wany rezystor przykrcamy do C2: 1000F/25V złącza śrubowego oznaczonego Rx. Zanim włołymy w płytk za- C3: 470F/25V programowany mikrokontroler, na- C5, C6: 30pF leły dokonaĘ sprawdzenia wartoś- C7: 1F/16V ci napiĘ zasilających. Półprzewodniki Po wykonaniu czynności spraw- D1: 1N4148 dzających mołemy osadziĘ mikro- D2...D5: LED kontroler w podstawce i po pod- D6: dowolna dioda prostownicza łączeniu akumulatora i włączeniu Rys. 4. Rozmieszczenie elementów 5A zasilania rozpocząĘ jego ładowanie. na płytce drukowanej T1: BC237 Krzysztof Górski, AVT winno byĘ staranne i solidne. krzysztof.gorski@ep.com.pl US1: ST62T20C - zaprogramowany W dalszej kolejności montujemy US2: 7805 podstawk pod mikrokontroler oraz Wzory płytek drukowanych w for- Różne pozostałe elementy elektroniczne. macie PDF są dostpne w Internecie X1: 8MHz W przypadku braku rezystora pod adresem: http://www.ep.com.pl/ BUZER o rezystancji 1,3 &! i odpowiednio ?pdf/grudzien02.htm oraz na płycie Złącza śrubowe 2xARK 3 szt. dułej mocy, mołemy go wykonaĘ CD-EP12/2002B w katalogu PCB. Elektronika Praktyczna 12/2002 45