[46] Десульфатирующая зарядка своими руками на Arduino
Вернувшись недавно из отпуска, первым делом я, конечно же, отправился проверять свою любимицу, шутка ли, машина простояла во дворе без движения почти три недели. Аккумулятор у меня стоит до сих пор «родной» а ему между тем исполнилось уже девять лет! Захотелось мне, проверить на нем напряжение после долго простоя. Картина была прямо таки удручающая, 11.85 вольт, для современного акб это почти полный разряд. Более того, категорически не рекомендуется допускать падение напряжения ниже 12 вольт, так как после этого кальциевый аккумулятор очень быстро приходит в негодность. В общем, я тут же отправился сделать круг по КАДу что-бы подзарядить АКБ и в процессе обдумать, как продлить жизнь моего дедушки аккумулятора.
Хороших зарядных устройств ни у кого из знакомых не оказалось, а идею с покупкой нового я отмел сразу, поскольку нормальный зарядник стоит от трех тысяч рублей и выше, а мой бюджет и так был очень сильно подкошен прошедшим отпуском.
Оставалось лишь одно: собрать ЗУ самостоятельно из подручных материалов, да не простое, а десульфирующее!
А под рукой у меня оказались вот что:
1) Блок питания от ноутбука 19 вольт 4.5 ампера
2) DC-CC понижающий преобразователь до 9 ампер
3) Цифровой Вольтметр/Амперметр
4) Ардуино УНО совместимая плата Wemos D1
5) Пару ардуиновских реле
6) LED дисплей, лампа на 5 ватт, резисторы и куча проводов.
Подключил я всё это следующим образом.
Суть предельно проста: напряжение с блока питания пускаем через преобразователь, настраиваем на выходе 14.4 вольта и до 4 ампер тока, для наглядности пропускаем всё это через вольтметр/амперметр и подключаем к аккумулятору через реле. Через второе реле вешаем на аккум лампочку. Плата Wemos управляет включением и выключением реле, так же к ней подключен LCD дисплей, кнопка включения, а к аналоговому пину A0 через делитель напряжения подведены провода напрямую с клемм акб для постоянного мониторинга напряжения во время зарядки.
В скетче изначально я задал два режима:
1) Десульфикация – 3 секунды заряда током до 4 ампер, 3 секунды разряда током 0.4 ампера. Этот цикл заряда длится до повышения напряжения на клеммах до 14.4 вольт, далее автоматически переходит во второй режим.
2) В этом режиме зарядка происходит трёх секундными импульсами с паузами.
Перед зарядкой я так же промерил плотность электролита. В пяти банках она оказалась в пределах 1.20, а в первой к моему великому огорчению всего 1.175. А напряжение составило 12.3 вольта, что соответствует примерно 60% заряда.
Первый цикл прошел достаточно быстро, всего около 8 часов, в начале заряда ток был около 4 ампер, а к концу цикла составлял всего чуть больше одного ампера. Во втором режиме зарядка проработала еще около двух часов, пока ток не упал до 0.4 ампера. Итого по грубым подсчетам за 10 часов в АКБ было влито всего около 10 ампер тока, явно маловато для 100% заряда, должно было влезть еще минимум 10!
Зарядка в действии
При таком раскладе АКБ стал активно брать ток, при этом, естественно, начались первые признаки легкого бурления, но в фазу активного кипения, к счастью, акум не перешел, и простоял он в таком режиме еще почти 12 часов.
По итогу после ночного отстаивания АКБ показал напряжение 12.7 вольт. А вот с плотностью дела обстоят хуже, в пяти банках она поднялась до 1.25, а в первой составила всего 1.20. Наверное, придётся в ближайшем будущем погонять акум в режиме заряд/разряд.
Создание зарядного устройства, управляемого Arduino
Arduino и добавленная к ней схема заряда могут быть использованы для мониторинга и управления зарядкой никель-металл-гидридных аккумуляторов, например, так:
Законченное устройство
Аккумуляторные батареи являются отличным способом для питания вашей портативной электроники. Они могут сэкономить вам много денег при правильной зарядке. Для того, чтобы вы могли получить максимальную отдачу от ваших аккумуляторных батарей, их необходимо правильно заряжать. Это означает, что вам необходимо хорошее зарядное устройство. Вы можете потратить кучу денег, купив готовое зарядное устройство, а можете получить удовольствие, сделав его сами. В данной статье мы рассмотрим, как можно создать зарядное устройство, управляемое Arduino.
Во-первых, важно отметить, что не существует универсального способа зарядки, который подходил бы для всех аккумуляторов. Разные типы аккумуляторов используют разные химические процессы, обеспечивающие их работу. В результате, разные типы аккумуляторов необходимо заряжать по-разному. В этой статье мы не сможем охватить все типы аккумуляторных батарей и методы зарядки. Поэтому для простоты мы сосредоточим внимание на наиболее распространенном типе аккумуляторных батарей размера AA, на никель-металл-гидридных аккумуляторах (NiMH).
Комплектующие
Список комплектующих слева направо:
Как заряжать NiMH AA аккумуляторы
Существует много способов зарядки NiMH аккумуляторов. Выбор используемого вами метода главным образом зависит от того, как быстро вы хотите зарядить аккумулятор. Скорость заряда измеряется по отношению к емкости батареи. Если ваша батарея обладает емкостью 2500 мАч, и вы заряжаете ее током 2500 мА, то вы заряжаете ее со скоростью 1C. Если вы заряжаете этот же аккумулятор током 250 мА, то вы заряжаете его со скоростью C/10.
Во время быстрой зарядки аккумулятора (со скоростью выше C/10), вам необходимо тщательно контролировать напряжение на батарее и ее температуру, чтобы не перезарядить ее. Это может серьезно повредить аккумулятор. Тем не менее, когда вы заряжаете аккумулятор медленно (со скоростью ниже C/10), у вас гораздо меньше шансов повредить батарею, если случайно перезарядите ее. Поэтому медленные методы зарядки, как правило, считаются более безопасными и помогут вам увеличить срок службы батареи. Поэтому в нашем самодельном зарядном устройстве мы будем использовать скорость заряда C/10.
Цепь заряда
Для данного зарядного устройства основой является схема для управления источником питания с помощью Arduino. Схема питается от источника напряжения 5 вольт, например, от адаптера переменного тока или компьютерного блока питания. Большинство USB портов не подходит для данного проекта из-за ограничений по току. Источник 5В заряжает батарею через мощный резистор 10 Ом и мощный MOSFET транзистор. MOSFET транзистор устанавливает величину тока, протекающего через батарею. Резистор добавлен как простой способ контроля тока. Контроль величины тока выполняется подключением каждого вывода резистора к аналоговым входным выводам Arduino и измерением напряжения с каждой стороны. MOSFET транзистор управляется выходным ШИМ выводом Arduino. Импульсы сигнала широтно-импульсной модуляции сглаживаются до постоянного напряжения фильтром на резисторе 1 МОм и конденсаторе 1 мкФ. Данная схема позволяет Arduino отслеживать и управлять током, протекающим через батарею.
Датчик температуры
В качестве дополнительной меры предосторожности в зарядное устройство добавлен датчик температуры TMP36 для контроля температуры батареи. Данный датчик выдает напряжение, которое линейно зависит от температуры. Поэтому он, в отличие от термисторов, не требует калибровки или балансировки. Датчик устанавливается в просверленном отверстии в корпусе держателя батареи и приклеивается в отверстии так, чтобы он прижимался к батарее, когда та будет установлена в держатель. Выводы датчика подключаются к шине 5В, к корпусу и к аналоговому входному выводу Arduino.
Держатель AA батареи перед и после установки на макетную плату
Код для данного проекта довольно прост. Переменные в начале исходного кода позволяют настроить зарядное устройство путем ввода значений емкости батареи и точного сопротивления мощного резистора. Также добавлены и переменные безопасных порогов. Максимально допустимое напряжение на батарее устанавливается в значение 1,6 вольта. Максимальная температура батареи установлена на 35 градусов по Цельсию. Максимальное время заряда установлено на 13 часов. Если какой-либо из этих порогов безопасности будет превышен, зарядное устройство выключается.
В теле программы вы можете увидеть, что система постоянно измеряет напряжения на выводах мощного резистора. Это используется для расчета значений напряжения на батарее и протекающего через нее тока. Ток сравнивается с целевым значением, которое составляет C/10. Если рассчитанный ток отличается от целевого значения более, чем на 10 мА, система автоматически подстраивает выходное значение, чтобы подкорректировать его.
Arduino использует последовательный интерфейс для отображения всех текущих данных. Если вы хотите проконтролировать работу вашего зарядного устройства, то можете подключить Arduino к USB порту компьютера, но это необязательно, так как Arduino питается от источника напряжения 5В зарядного устройства.
Скачиваемую версию исходного кода вы можете найти по ссылке, приведенной ниже.
Теперь вы можете создать собственное зарядное устройство. Но обязательно контролируйте скорость заряда и соблюдайте технику безопасности, так как избыточная зарядка аккумулятора может быть опасна.
Arduino.ru
Умное зарядное устройство для автомобильных АКБ
Emeljanowich, моё З.Р.У. узкоспециализированное, сделанное под тестирование спайки из 3х AAA Ni-Cd аккумов. Для автомобильных аккумов полно готовых проектов, поспрашивайте гугля.
Главный вопрос: вам это зачем?
dmitron1036, смею с вами не согласиться. Здается мне, что вы не компетентен в данном вопросе. И комментарии подобного рода попрошу не оставлять.
renoshnik, спасибо! Буду пробовать.
этот автор зажал исходники. прошивка имеет ограничение.
вся сложность не в зарядке, а в разрядке, контролировать надо на каждой банке до 1.8 вольта (в индийских до 1.7) и далее переключать в режим зарядки, по нормальному надо и контроль плотности электролита вести
Не серчайте, вот разберётесь в теме. тоже будете скептиком.
Не хотелось бы вам напоминать, что в первом вашем посте вы себя назвали некомпетентным.
Поэтому не понятно на каком основании вы можете считать кого-то некомпетентным.
Циклический заряд-разряд сделать не составляет труда.
Через 500 циклов вы гарантированно.
Emeljanowich, вы уже читали темы на электротранспорте? Тамошний форумчанин Алекс Сорока собаку съел на аккумах, очень много полезного чтива + всякие схемы.
Эт да, Сорока уж лет 13 точно носится в сети с идеей электротранспорта =)
Emeljanowich, сначала стоит разобраться какие АБ интересуют, т.к. сейчас используются несколько основных технологий, а для каждой из них есть свои оптимальные режимы заряда-разряда. На паяльнике целый раздел этому посвящен.
Привет, умные люди! Вообщем эта тема еще не умерла) Просто свободного времени не так много, как хотелось бы. Я много читал зарисовки Сороки, часто засыпая. Сейчас я приведу цитаты из его записей, наиболее интересные, на мой взгляд, и сразу сделаю выводы, что не так страшен чёрт!)
Конечно, о сути только догадываться приходится, конкретно его разработки это комерческая тайна, как я понял, и цена ей на этот момент 50$. Сейчас алгоритм работы, исходя из слов того, кто ей пользовался.
И еще несколько интересных предложений по теме:
Зарядное устройство на 12 В на основе Arduino и LM317
В настоящее время большая часть электронных устройств запитывается с помощью свинцово-кислотных батарей. В этой статье мы рассмотрим как перезаряжать подобные батареи с помощью простой схемы на Arduino, которую можно собрать в домашних условиях – отличный шанс сэкономить на покупке зарядного устройства.
Для начала постараемся понять основные принципы работы свинцово-кислотных батарей чтобы мы смогли спроектировать наше зарядное устройство максимально эффективным образом. Большинство продающихся в настоящее время свинцово-кислотных батарей имеют напряжение 12 В. Ампер-часы (А*ч) каждой батареи могут отличаться в зависимости от требуемой емкости батареи, к примеру батарея на 7 А*ч будет способна обеспечивать ток 1 Ампер в течение 7 часов (1 Ампер * 7 часов = 7 А*ч).
Рекомендуемый ток заряда для свинцово-кислотных батарей составляет 1/10 от их емкости (в Ампер-часах). То есть для батареи емкостью 7 А*ч рекомендуемый ток заряда будет составлять 0,7 Ампер. Больший ток заряда может нанести вред батарее и уменьшить срок ее службы. Учитывая данный фактор мы и будем проектировать наше домашнее зарядное устройство, способное обеспечивать переменное напряжение и переменный ток. Ток заряда будет регулироваться на основе значения емкости батареи.
Создаваемое нами устройство для заряда свинцово-кислотных батарей можно будет использовать и для заряда ваших мобильных телефонов при помощи соответствующей регулировки подаваемого тока и напряжения с помощью потенциометра. То есть наше устройство представляет собой источник регулируемого постоянного тока, которое работает от сети переменного тока. Также для лучшего понимания материала этой статьи можно прочитать недавно рассмотренный на нашем сайте проект источника напряжения питания 0-24В 3А на Arduino и LM338.
Необходимые компоненты
Работа схемы
Схема зарядного устройства без платы Arduino и ЖК дисплея представлена на следующем рисунке.
Основная цель нашего источника питания на 12 В – управлять напряжением и током, подаваемым на свинцово-кислотную батарею чтобы заряжать ее в максимально комфортном для нее режиме. Для этой цели в схеме использованы две микросхемы LM317 – одна для управления значением напряжения (U3), а вторая (U1) для ограничения тока. Также мы настоятельно рекомендовали бы вам изучить даташит на микросхему LM317, поскольку это может пригодиться вам не только для этого проекта, но и для других похожих проектов, в которых данная микросхема используется в качестве регулятора напряжения.
Простая схема регулятора напряжения, взятая из даташита на LM317, представлена на следующем рисунке.
В этой схеме значение выходного напряжения регулируется с помощью значений сопротивлений R1 и R2, в нашем проекте мы это делаем с помощью изменения сопротивления резистора R2. Формула для вычисления значения выходного напряжения выглядит следующим образом:
Используя данную формулу мы в нашем проекте выбрали значение сопротивления 1K (R8) и использовали потенциометр 10К (RV2).
Схема ограничения значения тока, взятая из даташита на LM317, представлена на следующем рисунке.
Это простая схема, которая может быть использована для ограничения значения тока в нашей схеме, основанная на значении сопротивления R1. Формула для вычисления значения выходного тока выглядит следующим образом:
Основываясь на этой формуле мы в нашей схеме выбрали значение сопротивления RV1=100 Ом.
Отображение значений напряжения и тока на ЖК дисплее с помощью Arduino
Отображать текущие значения напряжения и тока на выходе нашей схемы мы можем с помощью платы Arduino Nano и ЖК дисплея 16х2.
Поскольку плата Arduino Nano работает с напряжениями не более 5 В, то для того чтобы не сжечь ее напряжением 12 В мы применим делитель напряжения, схема которого представлена на следующем рисунке. Также вопросы контроля значения напряжения на выходе схемы с помощью платы Arduino можно изучить в статье про источник напряжения питания 0-24В 3А на Arduino и LM338.
Для измерения значения тока мы использовали шунтирующее сопротивление R4 чтобы создать падение напряжения на резисторе как показано на следующей схеме. После этого мы можем легко определить значение тока, используя известный закон Ома – I=V/R.
Значение шунтирующего сопротивления мы выбрали равным 0.05 Ом, поэтому максимальный ток, который можно пропускать через нашу схему, будет равен 1,2 А, что соответствует выбранным нами параметрам трансформатора. Мощность, рассеиваемую на резисторе, можно будет определить с помощью известного выражения P=I^2/R. В нашем случае получаем P=(1.2*1.2*0.05) => 0.07, что менее чем четверть ватта. При изменении значения шунтирующего сопротивления рассеиваемую мощность необходимо будет пересчитать.
Теперь, когда мы можем рассчитать падение напряжения на резисторе R4, мы можем рассчитать ток через нашу схему с использованием Arduino. Но это падение напряжения слишком мало для того, чтобы его можно было измерить с помощью Arduino. Поэтому в нашей схеме мы применили операционный усилитель LM358 как показано на выше приведенном рисунке. Сигнал с выхода данного операционного усилителя подается на нашу плату Arduino через R-C-схему чтобы измерять значение тока и отображать его на ЖК дисплее.
Далее можно использовать какой-нибудь симулятор (рекомендуется) для проверки работоспособности схемы прежде чем собирать ее в «железе». Мы данном случае использовали симулятор Proteus 8 для тестирования схемы как показано на следующем рисунке. Скачать готовый файл нашей схемы для данного симулятора вы можете по следующей ссылке.
Создание печатной платы для нашего устройства
Данная статья является переводом с этой статьи на англоязычном сайте и раздел про создание печатной платы я не переводил потому что подходы, использованные авторами статьи-оригинала для создания печатной платы, могут кардинальным образом отличаться от тех подходов, которые используете вы. Поэтому если вы хотите реализовать рассмотренное в данной статье зарядное устройство на 12 В на печатной плате, то можете сделать это любым удобным для вас способом (к которому вы привыкли). У авторов статьи-оригинала в результате получилось устройство следующего вида:
Тестирование зарядного устройства
Плата Arduino и ЖК дисплей не являются обязательными элементами для нашей схемы – они используются только для целей контроля, поэтому вы можете временно смонтировать их на схеме с помощью специальных колодок, чтобы потом можно было легко их убрать и использовать в других проектах.
Для тестирования устройства удалите с нее плату Arduino и подсоедините схему к трансформатору. После этого отрегулируйте выходное напряжение к требуемому уровню с помощью потенциометра RV2. Проверьте выходное напряжение схемы с помощью мультиметра и подсоедините ее к батарее как показано на следующем рисунке. Теперь наше устройство готово к работе.
Прежде чем подсоединять плату Arduino к нашей схеме удостоверьтесь что на контакте, к которому мы будем ее подсоединять, напряжение не превышает 5 В, иначе мы можем испортить плату Arduino. Используйте ниже приведенный текст программы для загрузки его в плату Arduino. Эта программа предназначена для отображения значений тока и напряжения на экране ЖК дисплея. Более подробно весь этот процесс показан в видео в конце статьи.
Данное устройство можно использовать и для заряда сотовых телефонов, но для этого необходимо будет уточнить какие значения напряжения и тока требуются для заряда вашего сотового телефона. Также к схеме необходимо будет подсоединить USB кабель.
Исходный код программы
Код программы достаточно простой, поэтому комментариев к нему нет. Но если у кого возникнут какие либо вопросы по тексту данной программы, то вы можете задать их в комментариях к данной статье.
Зарядка автомобильного АКБ на ардуино нано
Когда ваш АКБ сел,а покупать зарядное устройство дорого,так как цены на них от 2к,можно сделать такое зарядное устроствойство для АКБ на плате ардуино нано своими руками.
Позже в схему были добавлены некоторые изменения, а также в файлы кода.
Материалы для сборки зарядного устройства
цифро-аналоговый преобразователь MCP4725,
два мощных транзистора BD911 на 90 Вт, ОУ LM358,
жидкокристаллический экран SSD1306 и пассивные элементы.
A0 0,22 Ом позволяет рассчитывать потребляемый ток путем измерения напряжения, падающего на резисторах. Разница потенциалов между А1 и А2 позволяет увидеть, подключен ли аккумулятор и каково напряжение аккумулятора. RV1 был использован для ограничения напряжения от транзисторов. RV2 предназначен для регулировки усиления напряжения операционного усилителя. RV3 и RV4 служат для калибровки, чтобы точно измерить напряжение аккумуляторной батареи.
Следует помнить, что для правильного измерения аналоговых входов необходимо отрегулировать подстроечники с помощью измерителя. При вычислениях в программе Arduino может потребоваться внести незначительные изменения.
В конструкции ЗУ использовался 5-позиционный переключатель в качестве кнопки, но можно использовать конечно 4 обычные микро-кнопки.
О том как прошить Arduino nano,я писал тут
А так же файлы прошивки для данного проекта-тут