Индикаторы зарядного тока для зарядных устройств автомобильных аккумуляторов и защита от переполюсовки.
Индикатор зарядного тока можно собрать на люминесцентном индикаторе, а можно и на светодиодах.
Для измерения тока с более менее сносной точностью, нужно собрать усилитель напряжения с шунта на LM358 и сам индикатор на двух LM324 или на КТ315-х и всё :-). Приведу схему отдельно усилителя, с простой платой, и отдельно самого индикатора. Крепить внутри лучше и проще. Индикаторов два варианта.
Схема усилителя. Диод D1, резистор R3, конденсатор С3 интегрирующая цепь, так как на входе пульсирующее напряжение отрицательной полярности, а нам надо на выходе получить постоянное напряжение пропорциональное току. Настройка: обязательно проверить 12 вольт, часто попадаются бракованные КРЕН-ки, затем резистором R2 калибруют показания индикатора по мультиметру. Резистором регулировки тока выставляете максимальный ток и резистором настраиваете, чтобы только-только зажегся, последний светодиод. Конденсатор С3 работает как интегратор и задает плавность спадания показаний индикатора.
Фото собранных плат усилителей напряжения с шунта (подстроечные сопротивления еще не запаяны).
Схема индикатора на КТ 315. Конечно, "прошлый век" и все такое, скажите Вы, но, а если их в наличии 3 литровая банка. Куда прикажите девать? Выбросить? А SMD-шные транзисторы надо идти на базар и купить, а места в корпусе все равно много. Сверлить отверстия под 315 тоже не надо. Но все же на ваш выбор, схема не критична к выбору транзисторов, хоть МП10 запаяйте, все равно будет работать.
Количество транзисторов и светодиодов можно уменьшить, например до 6 шт., но когда много, то красивше. Фото собранной линейки, пока еще без впаянных светодиодов.
И более ранняя разводка:
Эмитерный повторитель можно и не запаивать, а включить напрямую, работает и без него, только спадают показания быстро, а не плавно по одному светодиоду. Иногда на некоторых экземплярах требовалось включать прямо включенный диод, типа КД522, между выходом усилителя и линейкой. Это было необходимо, когда при нулевом токе светились один - два первых светодиода. Налаживание линейки. Правильно собранный без ошибок индикатор работает сразу. Подключаем на вход переменный резистор - бегунок ко входу, правый конец резистора на +, левый на -. Подаем питание, вращаем резистор и смотрим на светодиоды, должны поочередно вспыхивать и гаснуть. Данный индикатор обладает существенной нелинейностью показаний (сначала завал и посередине бывают горбы), но для зарядного вполне подойдет. Просто при настройке значение каждого светодиода отмаркируете.
В схеме блока на плате надо добавить источник 6...8в для светодиодной линейки. Для люминесцентного индикатора добавлять этот источник не надо.
Фото собранной зарядки по вышеприведенным схемам, но на блоке ATX (разницы с АТ особой нет, отличие что питание TL494 питается от дежурки):
Фото крепления платы усилителя. Припаивается в основную плату выводами: корпус и +22в.
Далее приведу схему индикатора на операционных усилителях. В качестве самого индикатора лучше использовать люминесцентный индикатор (схема проще). Если использовать светодиоды, то надо будет добавить еще 8 резисторов по 2к и подключать катодами на корпус. Принцип работы прост. Схема в настройке не нуждается, кроме подбора резистора в цепи накала.
В данной схеме используется два счетверенных усилителя, для формирования восемь уровней индикации. Операционные усилители, используемые в этой схеме - LM324 (Или LM393 если используете светодиоды. Тогда подключаем их аноды на +, а катоды каждый на свой выход). Это довольно распространенная ИМС и найти ее не составит труда. Резисторы R2:.R10 образуют делитель, задающий пороги срабатывания каждого усилителя. Усилители работают в режиме компараторов.
Фото собранного индикатора тока на люминесцентном индикаторе:
Крепится к передней стенке с помощью термоклея пистолетом или паяльником.
Вышеприведенная схема имеет мягкую характеристику зарядного тока. Ток снижается плавно на протяжении всего времени заряда (Как в автомобиле).
Настройка заключается в подборе R3 в зависимости от вашего шунта, и подборе R5 для ограничения максимального выходного тока на уровне 10 ампер. Доработки линеек индикаторов состоят только в установке и подстройке подстроечного сопротивления для диапазона отображения тока 3 - 10 ампер. Настройка канала тока. Резистор R5 временно меняем на подстроечник 10к выставляем его в положение максимального сопротивления. Подключаем мультиметр в режиме измерения тока на диапазоне 10 ампер. Включаем в сеть блок через лампочку. Если лампочка вспыхнула и продолжает ярко светиться, значит что-то напутали, проверяем монтаж. Если амперметр показывает ток в пределах от 0,2 до 1 ампер то все нормально. Выставляем переменный резистор R6 в режим максимального напряжения с бегунка, а подстроечным резистором настраиваем ток 10 ампер. Затем выпаиваем подстроечник, замеряем и впаиваем постоянный резистор такого же сопротивления. Работа и настройка канала напряжения аналогично первой схеме.
Подробней остановимся на защите от переполюсовки и от короткого замыкания. Схема своего рода "НОУ-ХАУ", по простоте и надежности. Плюс в том, что не нужно использовать мощное реле, или тиристор, на котором падение напряжения около двух вольт. Схема как самостоятельное устройство может быть встроена в любое зарядное устройство и блок питания. Выход из режима защиты автоматический, как только устранится короткое замыкание или преполюсовка. При срабатывании светится светодиод "ошибка подключения".
Описание работы: При нормальном режиме напряжение через светодиод и резистор R9 отпирает VT1 и все напряжение со входа поступает на выход. При коротком замыкании или переполюсовке ток импульсно резко возрастает, падение напряжения на полевике и шунте резко увеличивается, что приводит к открыванию VT2, который в свою очередь шунтирует затвор исток. Добавочное отрицательное напряжение по отношению к истоку (падение на шунте) прикрывает VT1. Далее происходит лавинный процесс закрытия VT1. Светодиод засвечивается через открытый VT2. Схема может находиться в данном состоянии сколь угодно долго, до устранения замыкания.
Наиболее сложное зарядное устройство содержит встроенный цифровой блок индикации зарядного тока и напряжения на аккумуляторе. Устройство может служить полнофункциональным лабораторным источником питания для ремонта различной техники и макетирования различных конструкций при их разработке. В основе схемы - ключевой стабилизатор тока и напряжения на широко распространённой специализированной микросхеме TL494, описанный ранее. Схема дополнена блоком цифровой индикации тока и напряжения и нормирующим усилителем напряжения токоизмерительного шунта R25. Усилитель DA4.2 позволяет снизить требования к изготовлению и калибровке шунта - практически можно взять любой кусок нихромовой проволоки диаметром около 2 мм и длиной 10 ... 20 см и путём подбора сопротивлений R21, R24 подобрать такой коэффициент усиления, при котором выходное напряжение усилителя численно будет равно протекающему через шунт току - при токе через шунт 6,00 А напряжение выхода должно составлять 0,600 В. Подстроечным резистором R22 устанавливают точное значение коэффициента усиления.
Блок цифровой индикации требует настройки с применением внешнего цифрового мультиметра. Путём подбора резисторов R4 (R4.1+R4.2) и R7 добиваются уровня напряжения на выводе 36 микросхемы DA3 равным 1,000 В. Подбором резисторов R27 и R26 добиваются значения коэффициента деления, равным 10.00, чтобы при выходном напряжении, например 15,00 В, в точке соединения резисторов напряжение было равно 1,500 В. Для облегчения настройки резисторы R7 и R26 можно заменить проволочными многооборотными подстроечными резисторами, но это потребует изменения конфигурации печатной платы. При точной настройке всех прецизионных элементов блок цифровой индикации может отображать выходное напряжение в пределах 0 ... 19,99 В и ток от 0 до 19,00А. Подбором резистора R5 добиваются установки требуемого верхнего предела выходного тока. Переменный резистор R6 может иметь любой номинал от 100 Ом до 100К, но соответственно его номиналу потребуется подобрать R5. Подобрав сопротивление резистора R19, можно повысить максимальное выходное напряжение до 19,99 В (это важно для лабораторного блока питания), а совсем удалив резистор R15 - снизить нижний порог выходного напряжения до 2,5 В. Переменный резистор R18 тоже может иметь любой номинал, но соответственно его сопротивлению потребуется подобрать резистор R19. Особое внимание следует уделить изготовлению дросселя L1, т.к. от его характеристик зависит КПД устройства. Требования к его изготовлению были описаны ранее. Силовой диодный мост, ключевой выходной транзистор и диод VD3 следует через слюдяные прокладки укрепить на общем радиаторе площадью не менее 200 ... 300 см2. Для увеличения КПД устройства при полностью настроенном зарядном устройстве подключают нагрузку, устанавливают максимальный рабочий ток, а в разрыв цепи эмиттера ключевого транзистора включают амперметр. Подбором резистора R9 и конденсатора С6 изменяют частоту генерации микросхемы DA2 до получения минимального тока. Ниже приведена печатная плата устройства:
Скачать более качественную копию печатной платы в натуральную величину. Силовой трансформатор, большие электролитические конденсаторы, переменные резисторы, шунт, схема питания на VD1, C1, DA1, силовые диоды и выходной транзистор являются внешними навесными элементами, не размещаемыми на печатной плате.
Доброго времени суток дамы и господа!
Хочу поведать вам о том как я делал аккумуляторное зарядное устройство для различных USB девайсов. На создание этого устройства меня сподвиг лежащий без дела внешний корпус для HDD 2,5".
Самый обычный вот такой↓
В него со скрипом влез АКБ из двух li-ion банок по 2,5А-Ч соединенных параллельно итого имеем 5А-Ч живой емкости.
Скотчем обкрутил для того, чтобы не повредить корпус батарей.
Т.к. сами акумы защиты не имеют (кроме предохранителей) пришлось использовать контроллер от батареи мобильного телефона. Транзисторная сборка 5N20V рассчитана на ток до 5А, что прекрасно нам подходит.
Платка имеет вот такую схемку
контроллер отключает АКБ от внешнего мира при падении напряжения на батарее до 3В и при превышении тока в 1А. Вот этого нам мало, для притупления чувствительности токовой защиты увеличиваем R2 до 2к зависимость тока от сопротивления резистора не линейна и резистор был подобран опытным путем (ток отключения при этом составил 4А)
Запихиваем акум в корпус
Со схемой заряда были некоторые трудности-все микросхемки для заряда рассчитаны на ток 500мА(с таким током заряжать будем дооолго) внешний полевик нодой из кросхем прикрутить не удалось, а LM317 большая и горячая. Было решено использовать то, что есть в наличии, а именно MCP73831T-2ATI она имеет мелкий корпус, индикатор заряда и максимальный ток 500мА. Просто взял 3 штуки и заколхозил все это дело параллельно получаем те же 1,5А и 4,2В на выходе.
Схемка получилась следующая
VD1 индикатор заряда, погас-заряд окончен.
Мелкосхемки эти умные-при нагреве снижают ток заряда. Хоть они греются и не сильно, но учитывая, что корпус SOT-23-5 довольно мелкий и теплоотвод сильно затруднен. После 10 минут работы разогревается и ток падает до 200мА.
платка получилась такая
Через отверстия в плате пропущены проволочки и припаяны к фольге с другой стороны платы для лучшего теплоотвода от микросхем
Пришло время заняться преобразователем напряжения который повысит 3-4,2В с аккумулятора в нужные нам 5В.
Для построения преобразователя выбрал микросхемки NCP1450ASN50T1G
схемка взята из даташита
Хоть в даташите написано, что эта микросхемка только до 1А, но ток ограничивается лишь мощностью полвика и максимальным током через дроссель. (+ если на вторую ногу повесить делитель из пары резисторов, то напряжение можно поднять и до 12В(проверено))))
Платок спаял сразу несколько-вдруг еще куда встрою.
И так уже имеем зарядку и преобразователь, пришло время подумать об индикаторе заряда.
Было много плясок вокруг него делал и светодиодики на TL431 и на транзисторах, в итоге решил, что нет ничего лучше старой доброй LM3914.
После многочисленных копаний в интернетах и в старых бумажках на выходе получилась такая схема↓
Режим индикации выбран "точка" ибо у нас устройство с батарейным питанием и не плохо было бы экономить эту самую батарею+на самый первый светодиод повесил пищалку со встроенным генератором которая начинает громко материться при напряжении на батарее 3В (звук на столько противный, что если контроллер самого аккумулятора еще не отключил питание, то желание заряжать что-либо дальше пропадет само собой!)
Светодиоды VD2, VD3-красные; VD4, VD5-желтые; остальные зеленые.
После сборки платки получилось вот что
Индикатор необходимо настроить на нужное напряжение для этого нужно подать на него питание +5В, а на входной делитель с пятой ноги подать 3,1В с другого БП.
Далее крутим резистор R2 и устанавливаем нижний порог индикации, крутим его до тех пор пока не загорится светодиод VD2 и не завоет пищалка, далее подаем на вход 4В и устанавливаем верхний порог для этого крутим резистор R3 добиваемся чтобы светился светодиод VD11. Объясню почему подавали на вход 4В, а не 4,2. Да только для того чтобы при подключении малейшей нагрузки и просадке нпряжения индикатор не переключался с VD11 на VD10.
Пришло время засовывать все это дело в корпус. Прорезаем отверстия в передней крышке.
Вставляем индикатор, тумблер и разъем USB последкий клеим китайскими соплями термоклеем, а индикатор и так не убежит.
С другой стороны платы индикатора размещаем платку ЗУ
Подпаиваем платку DC-DC
Отмываем канифоль ацетоном и затягиваем в термоусадку
Для зарядки от нашего устройства "Яблочных" девайсов нужно навесить два делителя на порт USB
Так же, как и другие простые зарядные устройства для одноэлементных литий-ионных аккумуляторов, выпускаемая Microchip микросхема МСР73812 не имеет средств индикации статуса заряда. Эту ситуацию вы можете исправить, добавив несколько показанных на Рисунке 1 компонентов. Добавив еще один необязательный светодиод, вы получите индикатор окончания заряда. Дополнительным преимуществом конфигурации с двумя светодиодами является то, что один из светодиодов всегда включен, показывая, что на зарядное устройство подается питание.До тех пор, пока заряжающая аккумулятор микросхема работает в режиме стабилизации тока, через диод D1 протекает 401 мА. Дополнительный 1 мА-это собственный ток, потребляемый микросхемой.
Рисунок 1 . Добавление нескольких компонентов к зарядному устройству для литий-ионных аккумуляторов обеспечивает индикацию статуса заряда.
Поскольку диод 1N4001
начинает проводить раньше, чем открывается переход база-эмиттер Q1, он не позволяет транзистору включиться до тех пор, пока прямое напряжение на нем не достигнет уровня порядка 450 мВ. Затем Q1 начинает открываться и включает D2 - красный светодиод, индицирующий процесс заряда. Из-за того, что прямое падение напряжения на зеленом светодиоде, как правило, больше, чем на красном (типичные значения -2.1 В и 1.7 В, соответственно), суммарное напряжение на D2 и Q1 меньше, чем напряжение включения зеленого светодиода D3, и последний остается закрытым.
На последнем этапе цикла заряда контроллер переключается в режим стабилизации напряжения. По мере того, как напряжение на контактах аккумулятора приближается к 4.2 В, ток через диод D1 уменьшается, и при его значении от 15 до 40 мА оба светодиода зажигаются.
Диапазон этих токов проверялся и был подтвержден при испытаниях с несколькими экземплярами транзисторов 2N3904
. Измерения с транзисторами 2N4401
дали более узкий диапазон - от 4 до 18 мА. Когда ток падает ниже примерно 15 мА, транзистор Q1 включает светодиод D2. Теперь напряжение на D3 растет до порога его включения, и светодиод индикации окончания заряда загорается.
Скачать Datasheet Microchip MCP73812T-420I/OT
У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера
