Měřič kapacity nabíjecích tužkových článků
Jiří ČERMÁK - OK1FUM
cermak.jirka@centrum.cz
Nabíjecí tužkové články jsou dnes velmi často používány v přenosných zařízení,
ať to jsou jen dětské hračky, svítilny, autíčka, nebo také radiostanice,
digitální foťáky, dálkově ovládané modely, tady všude jsou na články kladeny vysoké nároky.
Pro sestavení akubloku z jednotlivých článků platí podmínka, aby měly všechny články
pokud možno stejnou kapacitu. Jen tak lze z akubloku dosáhnout maximálního výkonu.
Měřit kapacitu jednotlivých článků je dost časově náročné a většina "inteligentních" nabíječek,
které články dovedou i vybíjet, kapacitu neměří a když, tak pouze kapacitu celé baterie.
Navrhl jsem zařízení, které měří kapacitu čtyř jednotlivých tužkových článků, s možností nastavení vybíjecího proudu.
Schéma zapojení kapacitoměru je na obr. 1. Srdcem zařízení je jednočipový mikroprocesor PIC 18F84A, který řídí a měří vybíjení článků. Jako zobrazovací jednotka je použit standartní LCD displej s integrovaným řadičem HD44780. Displej má 2 x 16 znaků a zobrazuje stav zařízení, kapacitu jednotlivých článků a čas vybíjení. K PICu jsou ještě připojeny 4 snímače napětí, zajišťující odpojení článků od zátěže při napětí odpovídajícím vybitému článku, dvě ovládací tlačítka START a MODE a piezo sirénka na signalizaci vybití všech článků.
Činnost kapacitoměru je asi taková. Jednotlivý článek AKU1,101… je připojen přes kontakt relé RE1,101… a nastavovací jumpery J1,101… k zatěžovacím odporům R1-3,101-103…. Přes trimr R4,104… vede na hlídač napětí, ovládající relé. Trimrem R4 je nastaveno vypínací napětí, při kterém má odpadnout relé a tím ukončit vybíjení článku. Jeden kontakt odpojí zátěž a druhý dá signál mikroprocesoru. Jumpery J1,101… se nastavuje hodnota vybíjecího proudu. Jednotlivé jumpery A, B, C odpovídají proudům 200, 300, 400mA a dají se libovolně kombinovat. Nastavit lze tedy vybíjecí proud od 200mA do 900mA. Vybíjecí proud samozřejmě není konstantní a je vypočítaný pro střední hodnotu napětí vybíjeného článku 1V. Vybíjecí proud musíme nastavit i v mikroprocesoru. Zapneme kapacitoměr při stisknutém tlačítku MODE. Na displeji se zobrazí vybíjecí proud a dalším stiskem tlačítka MODE nastavíme požadovaný proud. Kapacitoměr vypneme a tím je nastavení uloženo do EEPROM.
Nyní můžeme vložit kontrolované články. Po vložení jednoho až čtyř článků spustíme měření tlačítkem START. Tím se vynulují měřiče času a kapacity, přes diody D3 a D1,101… se sepnou relé RE1,101…, připojí zátěž k článkům, napětí k hlídačům a spustí se měření. Na displeji se zobrazí uplynulý čas vybíjení a tomu odpovídající kapacita a čísla článků, které jsou vybíjeny. Jakmile klesne napětí některého z článků pod napětí vybitého článku, asi 0,85V, odpadne příslušné relé, odpojí zátěž, zastaví měření v mikroprocesoru a zhasne číslo vybíjeného článku na displeji. Po odpadnutí posledního relé, vybití posledního článku, sirénka ohlásí ukončení vybíjení. Naměřené výsledky se uloží do EEPROM, aby nedošlo ke ztrátě naměřených hodnot při výpadku napájení. Na displeji je celkový čas vybíjení a maximální dosažená kapacita článků. Tlačítkem MODE volíme zobrazení naměřených hodnot jednotlivých článků. Hodnoty jsou uloženy v EEPROM a tak je lze vyvolat i po přerušení napájecího napětí.
Zobrazované údaje na displeji
Popis pinů displeje:
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
GND |
Ucc |
Uee |
RS |
R/W |
E |
D0 |
D1 |
D2 |
D3 |
D4 |
D5 |
D6 |
D7 |
Plošný spoj kapacitoměru je na obr.2 a rozmístění součástek na obr.3. Je použito několik drátových propojek.
Body označené stejnými čísly se propojí. Všechny součástky jsou umístěny na plošném spoji, kromě displeje. Ten je připojen řadovým konektorem X1. Jsou zapojeny jen nezbytné piny. Trimr ovládající kontrast displeje
je naletován přímo na kontaktech displeje a je v provedení SMD, viz obr.4. Ostatní piny R/W, D1-4 jsou spojeny s kostrou.
Zatěžovací odpory jsou v miniaturním provedeni 0,6W. Pro větší proudy jsou kvůli ztrátovému výkonu zapojeny dva do série. Piezo sirénka musí pískat při přiložení napětí. Plošný spoj je navržen pro běžné součástky dodávané např. firmou GM elektronic. Na obr.5 je úprava plošného spoje pro použití relé QN59925 , která jsou levná a dostupná mezi radioamatéry. Při použití těchto relé je nutné připojit propojku č.1 na napětí +12V a použít zenerovu diodu D3, která přizpůsobuje napájecí napětí +12V pro relé logice 5V. Při použití originálních relé M4-05H vložíme místo diody D3 drátovou propojku, propojku č1 připojíme na +5V a napájecí napětí může být nižší, cca 8-12V.¨
Oživení kapacitoměru spočívá pouze v nastavení trimrů R4,104…. Rozpojíme všechny jumpery. Na běžec trimru přivedeme napětí 0,85V.Trimr nastavíme tak, aby akorát odpadlo příslušné relé. Tím je nastavení hotovo, můžeme vložit naprogramovaný PIC a připojit displej.
Dodatečně jsem upravil program i pro procesor 16F627. Ten je levnější a je plně záměnný za 16F84A.
Vhodný displej si můžete objednat e-mailem u Martina myspulin@volny.cz. za velice výhodnou cenu asi 160kč
Dokumentace a podklady pro plošné spoje jsou jsou uveněny na stránkách
jjxWEBU na adrese www.webpark.cz/jjx v oddělení "FUMův koutek."
Na požádání mohu mohu zájemcům zaslat poštou naprogramovaný procesor.
Popř. e-mailem pošlu programy "hex" i "asm" do procesorů 16F84A a 16F627
Seznam součástek:
R1 5,1/0,6W RR 5R1
R2 1,5+1,8
R3 1,3+1,2
R4 20k 25 otáček 64 Y 20k
R5,7-9 10k miniaturní
R6 2k2 miniaturní
R10 odporová rada 4x10k
C1,2,6 100nF keramika
C5 100nF SMD
C3,4 33 SMD
T1,101… KC237
T2,102… KC307
D1,101… 1N4148
D2,102… 1N4148 SMD
D3 pouze při RE QN59925 zenerovka 7V5 viz text
RE1,101… relé M4-05H
Xtal1 4MHz
Piezo KPE222A
IO1 PIC16F84A + sokl18pin (PIC16F627 viz text)
IO2 7805
TL1,2 P-B1720D
AKU1,101… držák článku A306311
J1,101… jumper 2x3
X1 kontaktní lišta 1x8pin
Displej LCD 2x16 znaků HD44780 (např. myspulin@volny.cz)
WEBDESIGN 2004 jjx®
optimalizováno 1024x768