Автор идеи, автор схемного решения: Измайлов Александр sanchos_iz@mail.ru
Писал программу для МК: Измайлов Александр sanchos_iz@mail.ru

Нафиг надо и, что это такое

Суть зарядки такая была: в мобильном телефоне Nokia 3310 по умолчанию стоит NiMh батарея. заряжать её в любой момент времени нельзя, да и разряжать её иногда надо полностью. (так сказано в инструкции, на самом деле её всегда надо разряжать полностью перед зарядкой) Мне случайно подвернулся второй БУ аккумулятор от того же телефона. Как результат 2 батареи. Одна в кармане заряженная на случай чего, вторая в телефоне используется. Одна села, поменял... а ту что села надо зарядить. Причём желательно не в телефоне, а то он теряет всякую мобильность, да и заряжать NiMh аккумулятор в телефоне нехорошо, если попутно по телефону приходится разговаривать - зарядный ток имеет очень кривую форму с большими разрядными импульсами во время передачи сигнала. Вот из этого исходя я и сделал настольное зарядное устройство... Очень удобно.

Зарядное устройство представляет микропроцессорное устройство с двумя управляемыми источниками тока (1 зарядный и второй разрядный). В литературе встречаются много совершенно не похожих один на другой алгоритмов зарядки аккумуляторных батарей... Пришлось выбирать из:

• Зарядка постоянным током с контролем по времени
• Зарядка постоянным током с контролем по напряжению
• Зарядка большим постоянным током с контролем по -dV
• Зарядка постоянным напряжением с ограничением тока
• Зарядка экспоненциально убывающим током

Из всего этого был выбран последний вариант. Как показал эксперимент

• 1-й слишком длительный
• 2-й очень не надёжно определяем момент оканчания зарядки
• 3-й перегревает аккумулятор к концу зарядки
• 4-й нет уверенности, что выставленное напряжение будет соответствовать напряжению заряженной батареи
• 5-й нет необходимости контроля за процессом (за исключением проверки на аварийные ситуации), нет перегрева аккумулятора, если аккумулятор имеет пониженную ёмкость (старение), то перезарядка будет не такой страшной как в остальных случаях потому что выполняется уже довольно маленьким током.

Электрическая схема
width=710>
Рисунок не помещается на странице и поэтому сжат!
Для того, чтобы просмотреть его полностью, щелкните здесь.



Детали:
ОУ - lm358
SA1 - запускает режим зарядки.
VT3, VT2 должны быть установлены на теплоотвод способный рассеить 3 ватта мощности. Я использовал 2 отдельных теплоотвода с двусторонним оребрением объёмом 15x12x20мм^3. Лучше установить на 1, но большего размера (у меня нагрев VT3 составил 60 градусов при температуре в комнате 20, это не очень хорошо).

В качестве посадочного места для батареи использовал следующую понструкцию: в макетную плату по периметру батареи впаял скобки из медной проволоки сечение 2мм.кв. А в качестве контактов использовал пружинные контакты от гиблого реле (впаял в макетку 2 стойки, а на них напаял слегка согнутые пружины). Получилось вполне прилично. Контакт хороший, батарея сидит нормально, не шатается и не выпадает.

Все детали собраны на монтажной плате небольшой кучкой . Схема питается от стабилизированного источника 6.5вольт 1ампер (в качестве которого временно использован БП формата АТ от компа маленько переделанный).

Описание схемы
Баллом управляет однокристальный микроконтроллер 1878ве1. В схеме также присутствует аналоговая часть: на DA1 выполнен компаратор формирующий сигнал сброса микроконтроллера. На DA4 выполнен компаратор с помощью которого и программного ШИМ реализован 1-битный АЦП, он нужен для измерения напряжения на батарее. На DA2 выполнен генератор тока зарядки. Его измерительный резистор R25. На DA3 собран геренатор разрядного тока. Его датчик тока - R24.

При зарядке аккумулятора ток протекает через VT3, батарею и R25. При этом ток задаётся ШИМ выводимым на линию A2 микроконтроллера. При зарядке ток течёт через VT2, батарею и резисторы R24 (датчик тока) R25. Ток при этом задаётся ШИМ сигналом с линии A1.

При разрядке на резисторе R25 выделяется отрицательное напряжение, которое может привести к выходу из строя ОУ DA2 или неправильной его работе. Для того чтобы исключить сей неприятный момент, во время разрядки на вход ООС этого ОУ подаётся постоянное напряжение с линии B6 контроллера.

В программе МК реализованы следующие функции:

• При включении питания устройство переходит в исходное состояние. МК контролирует напряжение на клемах к которым подключается батарея. Если напряжение на клемах больше 2.5 вольт, МК считает что подключена батарея. При этом загарается зелёный светодиод. Если в это время нажать переключатель SA1, начинается процесс разрядки (подготовки аккумулятора). При отключении батареи светодиод гаснет, опрос кнопки прекращается.
• Разрядка аккумулятора ведётся током 0.2 от ёмкости, то есть в нашем случае 180ма. В течении процесса горит жёлтый светодиод. При этом контролируется напряжение на клемах батареи. Если оно станет ниже 3 вольт (нормально разряженный аккумулятор), то процесс прекращается. ЗУ переходет к зарядке аккумулятора.
• Зарядка аккумулятора происходит экспоненциально убывающим током. Начальный ток численно равен номинальной ёмкости батареи, то есть 900ма. Ток изменяется во времени в соответствии с законом I=0.9exp(-t/T), где 0.9 - начальный ток, t - текущий момент времени, T - время интеграции RC цепи (ну такой цепи тут нет, она реализована программно, а время интеграции выбрано 1 час). Значение тока пересчитывается 1 раз в минуту. Судя по графику этой функции, за время равное 3-м часам, заряд протекший через батарею примерно равен 95% её ёмкости. В течении этого процесса горит красный светодиод.
  
• Дозарядка аккумулятора производится после оканчания основного процесса зарядки. Она проводится током 20ма и длится до тех пор, пока батарея не будет изъята из устройства. При этом горит зелёный светодиод.
• Если вынуть баттарею из устройства, ЗУ переходит в начальное состояние.

У данного простого устройства лично я вижу только 1 серьёзный недостаток: не переносит отключения питания в процессе зарядки. Это можно вылечить подключив аккумулятор не напрямую к схеме, а через нормальноразомкнутые контакты реле. Обмотку реле запитать напрямую от источника. Тогда при пропадании напряжения питания, аккумулятор автоматически будет отключён от зарядного устройства и не будет разряжаться через его цепи. При этом надо предусмотреть сохранение текущего режима ЗУ в ЕЕПРОМ микропроцессора. (может реализую в следующей версии прошивки, придётся немного схему изменить)

Мысли по доработке:

• Перевести генератор зарядного тока в импульсный режим.
• Добавить возможность измерения ёмкости батареи.
• Заставить программу правильно вести себя при пропадании сети и восстанавливать работу после возобновления питания схемы.

Программа: 001.sav


ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: я не буду выкладывать исходник программы на сайт. Но Вы можете получить этот исходник просто попросив его у меня по почте. Только не забудьте написать зачем Вам нужен исходный текст: доработка, интерес или что-то ещё. Никаких преград к получению исходника я не вижу.

---

Источник: sanchos-iz.narod.ru