PAN 6V
Nabíječky
Pulsní automatická nabíječka 6V - PB akumulátorů.
Charakteristika:
Nabíjení I/U1,U2.
Pulsní nabíjecí proud o kmitočtu 500Hz.
Nabíjecí proud 0,36A.
Indikace nabíjení led diodami.
Udržovací nabíjecí proud < 120mA.
Soft start - plynulý nárůst nabíjecího proudu
Ochrany:
Jestli se připojí na svorky nabíječky napětí > 7V, ( např: 12V aku ) bliká červená LED. ( nejde nabíjet - ochrana ).
Ochrana proti přepólování - bliká zelená LED. ( nejde nabíjet - ochrana ).
Provozní stav nabíječky:
Není připojen aku. - bliká zelená led - pohotovostní režim. U aku. < 3V.
U aku. 3V - 7,35V - svítí červená led - nabíjí nastaveným proudem - první fáze nabíjení
U aku. = 7,2V - svítí červená led - druhá fáze nabíjení
U aku . = 6,9V - svítí zelená led - nabito na 100 % - třetí fáze nabíjení
Blikající červená led signalizuje několik možností:
připojení akumulátoru u kterého je napětí > 7V,
při nabíjení stouplo napětí akumulátoru nad 7,4V
Popis:
Nabíječka má tři fáze nabíjení.V první fázi nabíjí konstantním proudem. Nabíjecí proud by měl být 8 – 10 % kapacity akumulátoru. Je nastaven na 9% kapacity – 0,36A. ( Akumulátor 6V 4Ah ).
Při dosažení napětí na akumulátoru 7,35V mikroprocesor přejde do druhé fáze nabíjení a nabíjí se konstantním napětím. Na akumulátoru se udržuje napětí na 7,2V. S přibývajícím časem při konstantním napětí pomalu klesá nabíjecí proud. Když se nabíjecí proud zmenší na 33% nastaveného proudu, to je 0,12A,
tak nabíjení přejde do třetí fáze nabíjení. Napětí na akumulátoru se udržuje na 6,9V. Svítí zelená led. Akumulátor je nabitý na 100%. Nabíjecí proud stále klesá a může klesnout až pod 50mA, podle samovybíjení akumulátoru a času po který je v této fázi nabíjení připojený akumulátor.
Stát by se to nemělo, ale kdyby z nějakého důvodu při nabíjení bylo napětí na akumulátoru > 7,4V, tak v tom případě se přeruší nabíjení. Upozorní na to blikající červená led. ( Ochrana proti přebíjení akumulátoru.)
Pro napájení je vhodný nap.zdroj 9V. Pokud se použije s napětím > 9V tak na spínacím tranzistoru a snímacím rezistoru je větší ztrátový výkon a tranzistor se přehřívá. ( viz. příklad níže ).
Úprava zapojení:
V původním zapojení byl místo trimru 10k zapojený rezistor 5k6. Protože odpory v napěťovém děliči R5 a R6 nebyly přesné, tak byla tolerance
napětí + - 2%. Proto byla provedena úprava a místo rezistoru R6 se zapojil trimr 10k, kterým se nastaví napětí pro AD převodník
( viz. popis nastavení níže).
Byla vyměněna D1 1N4007 za 1N5822 na které je při nab. proudu 0,36A úbytek napětí 0,14V. Původní tranzistor T1 BD912 se vyměnil za mosfet
IRF4905. Při proudu do 1A a napájecím napětí 9,3V není na něm potřeba chladič.
Schéma zapojení:
Popis zapojení:
Nabíjení řídí mikroprocesor PIC12F683. První A/D převodník (GP0) přes napěťový dělič z rezistorů R5, trimru R6 a integrační článek R4 a C4 měří napětí na akumulátoru. Podle napětí mikroprocesor přechází do podprogramů, které ovládají různé fáze nabíjení.
Druhý A/D převodník (GP1) měří úbytek napětí na snímacím rezistoru R8, které je vyhlazeno přes druhý integrační článek R7 a C5. Mikroprocesor porovnává naměřené napětí s konstantou, která odpovídá požadovanému proudu a udržuje napětí na C5 na hodnotě 0,54V tak, že na PWM výstupu mění šířku impulsů. Tím se udržuje konstantní nabíjecí proud.
Z PWM výstupu je spínaný T2, který spíná výkonový tranzistor T1, přes který prochází nabíjecí proud do akumulátoru. Při přepólování akumulátoru je na vstupu GP0 napětí mínus 0,48V. ( Měřeno proti zemi při napětí akumulátoru 6,66V ). Mikroprocesor neměří záporné napětí a přepólovaní vyhodnotí jako
nepřipojený akumulátor. Bliká zelená dioda. Čeká na správné připojení akumulátoru.
LED slouží k indikaci nabíjení. ( Popis výše.) Kmitočet nabíjecího proudu je 500 Hz. Referenční napětí pro A/D převodník je napájecí napětí mikroprocesoru.
( 5V ). D1 slouží jako ochrana při přepólování. Při nabíjecím proudu > 1A je potřeba vyměnit D1 za diodu na > proud. Např. 1N5408, 1N5822.
Nastavení napětí trimrem R6:
Při odpojeném napájecím napětí a vytaženém mikroprocesoru z patice DIP8 připojíme na výstup, kde bude připojený akumulátor
( mínus na mínus, plus na plus ) regulovatelný napájecí zdroj na kterém se nastaví napětí 7,35V. Trimrem R6 se na GP0 nastaví napětí 1,99V.
Tím je nastavení hotové.
Příklad změny nabíjecího proudu:
I = U/R = 0,54 / 1,5 = 0,36A = střední hodnota nabíjecího proudu.
Změnou R8 se dá měnit nabíjecí proud podle potřeby. R = U/I
Např:
Nabíjecí proud 0,72A ---- R8 = 0,75Ω.
1,2A ---- R8 = 0,45Ω.
T1 se musí umístit na chladič. Místo spínacího tranzistoru BD 912 lze použít BD 172, BD 140 nebo mosfet např. IRF 4905, popř. jiný s kanálem P.
Při použití mosfetu vyměnit R2 - 1K za 56 Ohm. Napájecí zdroj musí být na požadovaný nabíjecí proud + 20% rezerva.
Porovnání ztrátového výkonu při různém nap. napětí.
Příklad 1:
Nap. zdroj = 9,3V. R8 = 1,5Ω.
P = Umax² / R x 70%
( 70% = délka impulsu v %, +Duty )
0,82² / 1,5 x 70% = 0,314W.
Ztrátový výkon na R8 = 0,314W.
Úbytek napětí na R8 = Uavg = 0,537V.
I = U/R = 0,537 / 1,5 = 0,358A.
Střední hodnota nab. proudu je 0,358A.
Špičkový proud je 0,546A. ( Umax / R ).
Příklad 2:
Nap. zdroj = 12V. R8 = 1,5Ω.
P = Umax² / R x 44%
( 44% = délka impulsu v %, +Duty )
1,34² / 1,5 x 44% = 0,526W.
Ztrátový výkon na R8 = 0,526W.
Úbytek napětí na R8 = Uavg = 0,54V.
I = U/R = 0,54 / 1,5 = 0,36A.
Střední hodnota nab. proudu je 0,36A.
Špičkový proud je 0,893A. ( Umax / R ).
Proto je dobré používat napájecí zdroj jehož napětí je o 3V > jak jmenovité napětí akumulátoru. Není tak velký ztrátový výkon a není potřeba
použít velký chladič na odvod tepla z tranzistoru T1. 6V aku. = nap.zdroj 9V.
Seznam součástek SMD provedení:
C1, C3, - 100n / 50V - SMD 1206
C2 - 100μ / 10V, radiální
C4 - 1μ / 10V, radiální
C5 - 4,7μ / 10V, radiální
R1 - 4k7
R2 - 1k
R3 - 2k2
R4, R7, - 8k2
R5 - 15K 1%
R6 - 5k6 1%
R10, R11 - 1k5
všechny rezistory - SMD 1206
R8 - 1,5Ω 2W
T1 - BD912, BD712, ( BD 140, IRF 4905 apod. )
T2 - BC337 nebo BC546
IO1 - 78l05
IO2 - PIC 12F683 - naprogramovaný
D1 - 1N4007
D2, D3 - dvojitá LED nízkopříkonová, R/G 3 mm
napájecí zdířka 5,5/2,1 mm do DPS
plošný spoj
patice DIL08
chladič pro T1 - upravit podle velikosti tranzistoru
kabel - Cu dvojlinka 2x1,5 mm2 - 0,6 m
krokosvorky - 2 ks, červená + černá nebo vhodný konektor
plastová krabička - KM 02 A, 42x48x22 mm
Ke stažení:
Plošný spoj 42x37 mm
Štítek na panel
Rozmístění součástek
Příklad použití:
Při původním nabíjení svítilny bylo napětí na akumutátoru 9V, což zkrátilo jeho životnost. ( Vadná elektronika ve svítilně.) Max. napětí na akumulátoru může být 7,3V. Proto byla elektronika v nabíjecí svítilně odstraněna. Akumulátor se nabíjí přes ochrannou trubičkovou pojistku T 2,5A, která je zabudovaná ve svítilně.
Prototyp s BD 140
Provedení z THT součástek
v krabičce Z 67
Plošný spoj 41x59mm
Rozmístění součástek
na poš. spoji
modře je označena drátová propojka
