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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cargador de microcontrolador universal. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación El autor se impuso la tarea de crear un dispositivo universal simple para cargar baterías de tamaño pequeño y sus baterías de varios tipos, capacidades y voltajes nominales. Las baterías son muy comunes hoy en día, pero los cargadores disponibles comercialmente para ellas no suelen ser universales y son demasiado caros. El dispositivo propuesto está diseñado para cargar baterías recargables y baterías individuales (en adelante, "batería") con una tensión nominal de 1,2...12,6 V y una corriente de 50 a 950 mA. La tensión de entrada del dispositivo es de 7...15 V. El consumo de corriente sin carga es de 20 mA. La precisión de mantener la corriente de carga es de ± 10 mA. El dispositivo tiene una pantalla LCD y una interfaz fácil de usar para configurar el modo de carga y monitorear su progreso. Se ha implementado un método de cobro combinado, que consta de dos etapas. En la primera etapa, la batería se carga con corriente constante. A medida que se carga, el voltaje a través de él aumenta. Tan pronto como alcance el valor establecido, comenzará la segunda etapa: carga con un voltaje constante. En esta etapa, la corriente de carga se reduce gradualmente y el voltaje establecido se mantiene en la batería. Si el voltaje cae por debajo del valor establecido por cualquier motivo, la carga de corriente constante comenzará de nuevo automáticamente. El circuito del cargador se muestra en la fig. una.
Su base es el microcontrolador DD1. Está cronometrado desde un oscilador RC interno de 8 MHz. Se utilizan dos canales ADC del microcontrolador. El canal ADC0 mide el voltaje de salida del cargador y el canal ADC1 mide la corriente de carga. Ambos canales operan en modo de ocho bits, lo cual es bastante preciso para el dispositivo descrito. El voltaje máximo medido es de 19,9 V, la corriente máxima es de 995 mA. Si se superan estos valores, aparece la inscripción "Hola" en la pantalla LCD HG1. El ADC opera con un voltaje de referencia de 2,56 V desde la fuente interna del microcontrolador. Para poder medir un voltaje mayor, el divisor de voltaje resistivo R9R10 lo reduce antes de aplicarlo a la entrada ADC0 del microcontrolador. El sensor de corriente de carga es la resistencia R11. El voltaje que cae sobre él durante el flujo de esta corriente se alimenta a la entrada del amplificador operacional DA2.1, que lo amplifica unas 30 veces. La ganancia depende de la relación de las resistencias de las resistencias R8 y R6. Desde la salida del amplificador operacional, se alimenta un voltaje proporcional a la corriente de carga a través del seguidor al amplificador operacional DA2.2 a la entrada del microcontrolador ADC1. En los transistores VT1-VT4, se ensambla una llave electrónica que opera bajo el control de un microcontrolador, que genera pulsos en la salida de OS2, siguiendo una frecuencia de 32 kHz. El ciclo de trabajo de estos pulsos depende del voltaje de salida requerido y la corriente de carga. El diodo VD1, el inductor L1 y los condensadores C7, C8 convierten el voltaje pulsado en una constante, proporcional a su ciclo de trabajo. LED HL1 y HL2: indicadores de estado del cargador. El LED HL1 encendido significa que se ha limitado la tensión de salida. El LED HL2 se enciende cuando la corriente de carga aumenta y se apaga cuando la corriente no cambia o cae. Al cargar una batería descargada en buen estado, primero se encenderá el LED HL2. A continuación, los LED parpadearán alternativamente. La finalización de la carga se puede juzgar solo por el brillo del LED HL1. Una selección de resistencia R7 establece el contraste de imagen óptimo en la pantalla LCD. El sensor de corriente R11 se puede fabricar con un cable de alta resistencia de una bobina de calentamiento o con una resistencia de cable potente. El autor utilizó un trozo de alambre con un diámetro de 0,5 mm y una longitud de unos 20 mm del reóstato. El microcontrolador ATmega8L-8PU se puede reemplazar por cualquiera de la serie ATmega8 con una frecuencia de reloj de 8 MHz o superior. El transistor de efecto de campo BUZ172 debe instalarse en un disipador de calor con un área de superficie de enfriamiento de al menos 4 cm2. Este transistor puede ser reemplazado por otro de canal p con una corriente de drenaje permisible de más de 1 A y una baja resistencia de canal abierto. En lugar de los transistores KT3102B y KT3107D, también es adecuado otro par complementario de transistores con un coeficiente de transferencia de corriente de al menos 200. Si los transistores VT1-VT3 funcionan correctamente, la señal en la puerta del transistor debería ser similar a la que se muestra en la fig. 2.
El inductor L1 se retira de la fuente de alimentación de la computadora (se enrolla con un cable con un diámetro de 0,6 mm). La configuración del microcontrolador debe programarse según la fig. 3. Los códigos del archivo V_A_256_16.hex deben ingresarse en la memoria del programa del microcontrolador. Los siguientes códigos deben escribirse en la EEPROM del microcontrolador: en la dirección 00H - 2CH, en la dirección 01H - 03H, en la dirección 02H - 0BEH, en la dirección 03H -64H.
El establecimiento del cargador se puede iniciar sin LCD y microcontrolador. Apague el transistor VT4 y conecte los puntos de conexión de su drenaje y fuente con un puente. Aplique al dispositivo una tensión de alimentación de 16 V. Seleccione la resistencia R10 de modo que la tensión a través de ella esté en el rango de 1,9 ... 2 V. Esta resistencia puede estar formada por dos resistencias conectadas en serie. Si no hay una fuente de 16 V, aplique 12 V u 8 V. En estos casos, el voltaje en la resistencia R10 debe ser de aproximadamente 1,5 V o 1 V, respectivamente. En lugar de una batería, conecte un amperímetro y una resistencia potente o una lámpara de automóvil en serie al dispositivo. Al cambiar el voltaje de suministro (pero no menos de 7 V) o seleccionar la carga, configure la corriente a través de él a 1 A. Seleccione la resistencia R6 para que la salida del amplificador operacional DA2.2 tenga un voltaje de 1,9 ... 2 V. Al igual que la resistencia R10, es conveniente formar la resistencia R6 de dos. Apague la alimentación, conecte la pantalla LCD e instale el microcontrolador. Conecte a la salida del dispositivo una resistencia o una lámpara incandescente de 12 V con una corriente de aproximadamente 0,5 A. Cuando el dispositivo está encendido, la pantalla LCD mostrará el voltaje en su salida U y la corriente de carga I, así como el voltaje límite Uz y la corriente de carga máxima Iz. Compare los valores de corriente y voltaje en la pantalla LCD con las lecturas del amperímetro y voltímetro estándar. Probablemente diferirán. Desconecte la alimentación, instale el puente S1 y vuelva a conectar la alimentación. Para calibrar el amperímetro, mantenga presionado el botón SB4 y use los botones SB1 y SB2 para establecer en la pantalla LCD el valor más cercano al que muestra el amperímetro de referencia. Para calibrar el voltímetro, mantenga presionado el botón SB3 y use los botones SB1 y SB2 para establecer el valor en la pantalla LCD igual al que muestra el voltímetro de referencia. Con la alimentación encendida, retire el puente S1. Los coeficientes de calibración se escribirán en la EEPROM del microcontrolador para voltaje en la dirección 02H y para corriente en la dirección 03H. Apague el cargador, reemplace el transistor VT4 y conecte una lámpara de automóvil de 12 V a la salida del dispositivo. Encienda el dispositivo y configure Uz = 12 V. Cuando Iz cambia, el brillo de la lámpara debe cambiar suavemente. El dispositivo está listo para funcionar. La corriente de carga necesaria y la tensión máxima de la batería se ajustan con los botones SB1 "▲", SB2 "▼", SB3 "U", SB4 "I". Intervalo de cambio de corriente de carga - 50...950 mA en pasos de 50 mA. El intervalo de cambio de tensión es de 0,1 ... 16 V en pasos de 0,1 V. Para cambiar Uz o Iz, mantenga presionado el botón SB3 o SB4, respectivamente, y use los botones SB1 y SB2 para establecer el valor deseado. 5 s después de soltar todos los botones, el valor establecido se escribirá en la EEPROM del microcontrolador (Uz - en la dirección 00H, Iz - en la dirección 01H). Debe tenerse en cuenta que mantener pulsado el botón SB1 o SB2 durante más de 4 s aumenta la tasa de cambio de parámetros aproximadamente diez veces. El programa del microcontrolador se puede descargar desde ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/va-256_16.zip. Autor: V. Nefedov
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