Κύκλωμα φορτιστή μπαταρίας λιθίου 7.4V δύο βημάτων

Η πρόοδος στα Ηλεκτρικά Οχήματα, στο Drone και σε άλλα κινητά ηλεκτρονικά όπως το IoT Devices φαίνεται να είναι πολλά υποσχόμενη για το μέλλον. Ένα κοινό πράγμα μεταξύ όλων αυτών είναι ότι όλα τροφοδοτούνται από μπαταρίες. Σύμφωνα με το νόμο του Moore, οι ηλεκτρονικές συσκευές τείνουν να γίνονται μικρότερες και πιο πόσιμες, αυτές οι φορητές συσκευές θα πρέπει να έχουν τη δική τους πηγή ισχύος για λειτουργία. Η πιο συνηθισμένη επιλογή μπαταρίας για φορητά ηλεκτρονικά σήμερα είναι μπαταρίες ιόντων λιθίου ή λιθίου. Ενώ αυτές οι μπαταρίες έχουν πολύ καλή πυκνότητα φόρτισης, είναι χημικά ασταθείς σε δύσκολες συνθήκες, επομένως θα πρέπει να προσέχετε κατά τη φόρτιση και τη χρήση τους.

Σε αυτό το έργο θα κατασκευάσουμε έναν φορτιστή μπαταρίας δύο σταδίων (CC και CV) που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση ιόντων λιθίου ή πολυμερών λιθίου. Το κύκλωμα φόρτισης της μπαταρίας είναι σχεδιασμένο για 7.4V λιθίου μπαταρία (δύο 18650 σε σειρά), το οποίο χρησιμοποιώ συχνά στα περισσότερα ρομποτική έργο, αλλά το κύκλωμα μπορεί εύκολα να τροποποιηθεί ώστε να ταιριάζει σε χαμηλότερη ή ελαφρώς υψηλότερα πακέτα μπαταριών όπως στην κατασκευή φορτιστή μπαταρίας 3,7 λιθίου ή Φορτιστής μπαταρίας ιόντων λιθίου 12v. Όπως ίσως γνωρίζετε, υπάρχουν έτοιμοι φορτιστές διαθέσιμοι για αυτές τις μπαταρίες, αλλά αυτές που είναι φτηνές είναι πολύ αργές και αυτές που είναι γρήγορες είναι πολύ ακριβές. Έτσι σε αυτό το κύκλωμα αποφάσισα να φτιάξω έναν απλό αργό φορτιστή με LM317 IC με λειτουργία CC και CV. Επίσης, αυτό που είναι πιο διασκεδαστικό από το να δημιουργήσετε το δικό σας gadget και να μάθετε τη διαδικασία του.

Να θυμάστε ότι οι μπαταρίες λιθίου πρέπει να χειρίζονται προσεκτικά. Η υπερφόρτιση ή βραχυκύκλωμα μπορεί να οδηγήσει σε κίνδυνο έκρηξης και πυρκαγιάς, οπότε μείνετε ασφαλείς γύρω από αυτό. Εάν είστε εντελώς νέοι στις μπαταρίες λιθίου, θα σας συνιστούσα να διαβάσετε το άρθρο της μπαταρίας λιθίου, προτού προχωρήσετε περαιτέρω. Τούτου λεχθέντος ας πάμε στο έργο.

Λειτουργία CC και CV για φορτιστή μπαταρίας:

Ο φορτιστής που σκοπεύουμε να δημιουργήσουμε εδώ είναι ένας φορτιστής δύο βημάτων, που σημαίνει ότι θα έχει δύο τρόπους φόρτισης, δηλαδή Constant Charge (CC) και Constant Voltage (CV). Συνδυάζοντας αυτούς τους δύο τρόπους, θα μπορούμε να φορτίζουμε την μπαταρία πιο γρήγορα από το συνηθισμένο.

Σταθερή φόρτιση (CC):

Η πρώτη λειτουργία που θα τεθεί σε λειτουργία θα είναι η λειτουργία CC. Εδώ καθορίζεται η ποσότητα ρεύματος φόρτισης που πρέπει να εισέλθει στην μπαταρία. Για να διατηρηθεί αυτό το ρεύμα, η τάση θα μεταβάλλεται ανάλογα.

Σταθερή τάση (CV):

Μόλις ολοκληρωθεί η λειτουργία CC, θα ξεκινήσει η λειτουργία CV. Εδώ η τάση θα διατηρηθεί σταθερή και το ρεύμα θα επιτρέπεται να ποικίλλει ανάλογα με την απαίτηση φόρτισης της μπαταρίας.

Στην περίπτωσή μας έχουμε μια μπαταρία λιθίου 7,4V, η οποία δεν είναι τίποτα άλλο από δύο 18650 κυψέλες των 3,7V το καθένα συνδεδεμένο σε σειρά (3.7V + 3.7V = 7.4V). Αυτή η μπαταρία θα πρέπει να φορτιστεί όταν η τάση φτάσει στα 6,4V (3,2V ανά κυψέλη) και μπορεί να φορτιστεί έως και 8,4V (4,2V ανά κυψέλη). Ως εκ τούτου, αυτές οι τιμές έχουν ήδη καθοριστεί για τη μπαταρία μας.

Στη συνέχεια, αποφασίσαμε το ρεύμα φόρτισης σε λειτουργία CC, αυτό συνήθως βρίσκεται στο φύλλο δεδομένων της μπαταρίας και η τιμή εξαρτάται από την βαθμολογία Ah της μπαταρίας. Στην περίπτωσή μας, έχω αποφασίσει μια τιμή 800mA ως ρεύμα σταθερής φόρτισης. Έτσι αρχικά, όταν η μπαταρία είναι συνδεδεμένη για φόρτιση, ο φορτιστής πρέπει να μπει σε λειτουργία CC και να ωθήσει τα 800mA στην μπαταρία μεταβάλλοντας την τάση φόρτισης ανάλογα. Αυτό θα φορτίσει την μπαταρία και η τάση της μπαταρίας θα αρχίσει να αυξάνεται αργά.

Δεδομένου ότι πιέζουμε ένα βαρύ ρεύμα στην μπαταρία με υψηλότερες τιμές τάσης, δεν μπορούμε να το αφήσουμε σε CC έως ότου η μπαταρία φορτιστεί πλήρως. Πρέπει να αλλάξουμε το φορτιστή από τη λειτουργία CC σε λειτουργία CV όταν η τάση της μπαταρίας έχει φτάσει σε σημαντική τιμή. Η μπαταρία μας εδώ θα πρέπει να είναι 8,4V όταν είναι πλήρως φορτισμένη, ώστε να μπορούμε να την αλλάξουμε από τη λειτουργία CC στη λειτουργία CV στα 8,2V.

Μόλις ο φορτιστής μετακινηθεί σε λειτουργία CV, πρέπει να διατηρήσουμε μια σταθερή τάση, η τιμή της σταθερής τάσης είναι 8,6V στην περίπτωσή μας. Η μπαταρία θα εξαντλήσει σημαντικά λιγότερο ρεύμα σε λειτουργία CV από τη λειτουργία CC, καθώς η μπαταρία είναι σχεδόν φορτισμένη σε λειτουργία CC. Ως εκ τούτου, στα σταθερά 8.6V, η μπαταρία θα καταναλώνει λιγότερο ρεύμα και αυτό το ρεύμα θα μειωθεί καθώς φορτίζεται η μπαταρία. Επομένως, πρέπει να παρακολουθούμε το ρεύμα όταν φτάνει σε πολύ χαμηλή τιμή, δηλαδή λιγότερα από 50mA, υποθέτουμε ότι η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη και αποσυνδέει την μπαταρία από το φορτιστή αυτόματα χρησιμοποιώντας ένα ρελέ.

Συνοψίζοντας, μπορούμε να παραθέσουμε τη διαδικασία φόρτισης της μπαταρίας ως εξής

Μπείτε στη λειτουργία CC και φορτίστε την μπαταρία με σταθερό ρεύμα 800mA.
Παρακολουθήστε την τάση της μπαταρίας και όταν φτάσει στα 8,2V μετάβαση στη λειτουργία CV.
Στη λειτουργία CV φορτίστε την μπαταρία με σταθερή ρυθμιζόμενη τάση 8,6V.
Παρακολουθήστε το ρεύμα φόρτισης καθώς μειώνεται.
Όταν το ρεύμα φτάσει τα 50mA αποσυνδέστε την μπαταρία από το φορτιστή αυτόματα.

Οι τιμές, 800mA, 8.2V και 8.6V είναι σταθερές επειδή διαθέτουμε μπαταρία λιθίου 7,4V. Μπορείτε εύκολα να αλλάξετε αυτές τις τιμές σύμφωνα με την απαίτηση της μπαταρίας σας. Σημειώστε επίσης ότι υπάρχουν πολλοί φορτιστές σκηνής. Ένας φορτιστής δύο σταδίων όπως αυτός είναι ο συνηθέστερα χρησιμοποιούμενος. Σε φορτιστή τριών σταδίων, τα στάδια θα είναι CC, CV και float. Σε φορτιστή τεσσάρων ή έξι σταδίων θα ληφθεί υπόψη η εσωτερική αντίσταση, η θερμοκρασία κ.λπ. Τώρα, που έχουμε μια σύντομη κατανόηση του πώς πρέπει να λειτουργεί ο φορτιστής δύο βημάτων, ας μπείτε στο Διάγραμμα κυκλώματος.

Διάγραμμα κυκλώματος

Το πλήρες διάγραμμα κυκλώματος για αυτόν τον φορτιστή μπαταρίας λιθίου βρίσκεται παρακάτω. Το κύκλωμα κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας το EasyEDA και το PCB θα κατασκευαστεί επίσης χρησιμοποιώντας το ίδιο.

Όπως μπορείτε να δείτε, το κύκλωμα είναι πολύ απλό. Χρησιμοποιήσαμε δύο IC ρυθμιστή μεταβλητής τάσης LM317, το ένα για ρύθμιση του ρεύματος και το άλλο για ρύθμιση της τάσης. Το πρώτο ρελέ χρησιμοποιείται για εναλλαγή μεταξύ λειτουργίας CC και CV και το δεύτερο ρελέ χρησιμοποιείται για τη σύνδεση ή την αποσύνδεση της μπαταρίας από το φορτιστή. Ας σπάσουμε το κύκλωμα σε τμήματα και να κατανοήσουμε το σχεδιασμό του.

Τρέχων ρυθμιστής LM317

Το LM317 IC μπορεί να λειτουργήσει ως τρέχων ρυθμιστής με τη βοήθεια μίας αντίστασης. Το κύκλωμα για το ίδιο φαίνεται παρακάτω

Για τον φορτιστή μας πρέπει να ρυθμίσουμε ρεύμα 800mA όπως συζητήθηκε παραπάνω. Ο τύπος για τον υπολογισμό της τιμής της αντίστασης για το απαιτούμενο ρεύμα δίνεται στο φύλλο δεδομένων ως

Αντίσταση (Ohms) = 1,25 / Ρεύμα (Amps)

Στην περίπτωσή μας η τιμή του ρεύματος είναι 0,8A και για αυτό έχουμε τιμή 1,56 Ohms ως τιμή αντίστασης. Αλλά η πλησιέστερη τιμή που θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε είναι 1,5 Ohms που αναφέρεται στο διάγραμμα κυκλώματος παραπάνω.

Ρυθμιστής τάσης LM317

Για τη λειτουργία CV του φορτιστή λιθίου, πρέπει να ρυθμίσουμε την τάση στα 8,6V όπως συζητήθηκε προηγουμένως. Και πάλι το LM317 μπορεί να το κάνει αυτό με τη βοήθεια δύο μόνο αντιστάσεων. Το κύκλωμα για το ίδιο φαίνεται παρακάτω.

Ο τύπος για τον υπολογισμό της τάσης εξόδου για έναν ρυθμιστή LM317 δίνεται ως

Στην περίπτωσή μας, η τάση εξόδου (Vout) πρέπει να είναι 8,6V και η τιμή R1 (εδώ R2) πρέπει να είναι μικρότερη από 1000 ohms, οπότε επέλεξα μια τιμή 560 Ohms. Με αυτό, αν υπολογίσουμε την τιμή του R2, φτάνουμε στα 3,3k Ohms. Εναλλακτικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιεσδήποτε τιμές συνδυασμού αντίστασης υπό τον όρο ότι η τάση εξόδου είναι 8,6V. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτήν την ηλεκτρονική αριθμομηχανή LM317 για να κάνετε τη δουλειά σας πιο εύκολη.

Ρύθμιση ρελέ για εναλλαγή μεταξύ λειτουργίας CC και CV

Έχουμε δύο ρελέ 12V, καθένα από τα οποία οδηγείται από τον Arduino μέσω τρανζίστορ BC547 NPN. Και οι δύο ρυθμίσεις Ρελέ παρουσιάζονται παρακάτω

Το First Relay χρησιμοποιείται για εναλλαγή μεταξύ της λειτουργίας CC και CV του φορτιστή, αυτό το Relay ενεργοποιείται από τον πείρο Arduino με την ένδειξη "Mode". Από προεπιλογή, το ρελέ βρίσκεται σε λειτουργία CC όταν ενεργοποιείται αλλάζει από λειτουργία CC σε λειτουργία CV.

Ομοίως, το δεύτερο ρελέ χρησιμοποιείται για τη σύνδεση ή την αποσύνδεση του φορτιστή από την μπαταρία. Αυτό το ρελέ ενεργοποιείται από τον πείρο Arduino με την ένδειξη "Charge". Από προεπιλογή, το ρελέ αποσυνδέει την μπαταρία από το φορτιστή, όταν ενεργοποιείται συνδέει το φορτιστή με την μπαταρία. Εκτός από αυτό, οι δύο δίοδοι D1 και D2 χρησιμοποιούνται για την προστασία του κυκλώματος από το αντίστροφο ρεύμα και οι αντιστάσεις 1Κ R4 και R5 χρησιμοποιούνται για τον περιορισμό του ρεύματος που ρέει μέσω της βάσης του τρανζίστορ.

Μέτρηση τάσης μπαταρίας λιθίου

Για να παρακολουθήσουμε τη διαδικασία φόρτισης πρέπει να μετρήσουμε την τάση της μπαταρίας, μόνο τότε μπορούμε να αλλάξουμε το φορτιστή από τη λειτουργία CC σε λειτουργία CV όταν η τάση της μπαταρίας φτάσει τα 8,2V όπως συζητήθηκε. Η πιο συνηθισμένη τεχνική που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση τάσης με μικροελεγκτές όπως το Arduino είναι με τη χρήση κυκλώματος διαχωριστή τάσης. Αυτό που χρησιμοποιείται εδώ φαίνεται παρακάτω.

Όπως γνωρίζουμε ότι η μέγιστη τάση που μπορεί να μετρήσει ο αναλογικός πείρος Arduino είναι 5V, αλλά η μπαταρία μας θα μπορούσε να φτάσει έως και 8,6V σε λειτουργία CV, οπότε πρέπει να το κατεβάσουμε σε χαμηλότερη τάση. Αυτό γίνεται ακριβώς από το κύκλωμα διαχωριστή τάσης. Μπορείτε να υπολογίσετε την τιμή της αντίστασης και να μάθετε περισσότερα για το διαχωριστικό τάσης χρησιμοποιώντας αυτήν την ηλεκτρονική αριθμομηχανή διαχωριστή τάσης. Εδώ έχουμε συμπεράνει την τάση εξόδου κατά το ήμισυ της αρχικής τάσης εισόδου, αυτή η τάση εξόδου αποστέλλεται στη συνέχεια στον Arduino Analog pin μέσω της ετικέτας " B_Voltage ". Μπορούμε αργότερα να ανακτήσουμε την αρχική τιμή κατά τον προγραμματισμό του Arduino.

Μέτρηση ρεύματος φόρτισης

Μια άλλη ζωτική παράμετρος που πρέπει να μετρηθεί είναι το ρεύμα φόρτισης. Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας βιογραφικού, η μπαταρία θα αποσυνδεθεί από το φορτιστή όταν το ρεύμα φόρτισης πέσει κάτω από τα 50mA υποδεικνύοντας την ολοκλήρωση της φόρτισης. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι για τη μέτρηση του ρεύματος, η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος είναι χρησιμοποιώντας μια αντίσταση διακλάδωσης. Το κύκλωμα για το ίδιο φαίνεται παρακάτω

Η ιδέα πίσω από αυτό είναι απλός νόμος ohms. Ολόκληρο το ρεύμα που ρέει στην μπαταρία γίνεται για να ρέει μέσω της αντίστασης διακλάδωσης 2.2R. Στη συνέχεια, από τον νόμο Ohms (V = IR) γνωρίζουμε ότι η πτώση της τάσης σε αυτήν την αντίσταση θα είναι ανάλογη με το ρεύμα που ρέει μέσα από αυτήν. Δεδομένου ότι γνωρίζουμε την τιμή της αντίστασης και της τάσης που διασχίζει μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας τον Arduino Analog pin, η τιμή του ρεύματος μπορεί εύκολα να υπολογιστεί. Η τιμή της πτώσης τάσης κατά μήκος της αντίστασης αποστέλλεται στο Arduino μέσω της ετικέτας "B_Current ". Γνωρίζουμε ότι το μέγιστο ρεύμα φόρτισης θα είναι 800mA, οπότε χρησιμοποιώντας τους τύπους V = IR και P = I ² R μπορούμε να υπολογίσουμε την τιμή αντίστασης και την τιμή ισχύος του αντιστάτη.

Arduino και LCD

Τέλος, από την πλευρά του Arduino πρέπει να συνδέσουμε μια οθόνη LCD με το Arduino για να εμφανίσουμε τη διαδικασία φόρτισης στον χρήστη και να ελέγξουμε τη φόρτιση μετρώντας την τάση, το ρεύμα και στη συνέχεια ενεργοποιώντας τα ρελέ ανάλογα.

Το Arduino Nano διαθέτει ενσωματωμένο ρυθμιστή τάσης, επομένως η τάση τροφοδοσίας παρέχεται στο Vin και το ρυθμιζόμενο 5V χρησιμοποιείται για τη λειτουργία της οθόνης LCD Arduino και 16x2. Η τάση και το ρεύμα μπορούν να μετρηθούν από τους αναλογικούς ακροδέκτες A0 και A1 αντίστοιχα χρησιμοποιώντας τις ετικέτες "B_Voltage" και "B_Current". Το ρελέ μπορεί να ενεργοποιηθεί με εναλλαγή των ακίδων GPIO D8 και D9 που συνδέονται μέσω των ετικετών "Mode" και "Charge". Μόλις τα σχήματα είναι έτοιμα, μπορούμε να προχωρήσουμε στην κατασκευή PCB.

Σχεδιασμός και Κατασκευή PCB χρησιμοποιώντας το EasyEDA

Για να σχεδιάσουμε αυτό το κύκλωμα φορτιστή μπαταρίας Lithum, έχουμε επιλέξει το ηλεκτρονικό εργαλείο EDA που ονομάζεται EasyEDA. Έχω χρησιμοποιήσει στο παρελθόν το EasyEDA πολλές φορές και το βρήκα πολύ βολικό στη χρήση, δεδομένου ότι διαθέτει μια καλή συλλογή αποτυπωμάτων και είναι ανοιχτού κώδικα. Αφού σχεδιάσουμε το PCB, μπορούμε να παραγγείλουμε τα δείγματα PCB από τις υπηρεσίες κατασκευής PCB χαμηλού κόστους. Προσφέρουν επίσης υπηρεσία προμήθειας συστατικών όπου διαθέτουν μεγάλο απόθεμα ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και οι χρήστες μπορούν να παραγγείλουν τα απαιτούμενα συστατικά τους μαζί με την παραγγελία PCB.

Ενώ σχεδιάζετε τα κυκλώματα και τα PCB σας, μπορείτε επίσης να κάνετε τα σχέδια κυκλωμάτων και PCB σας δημόσια, ώστε άλλοι χρήστες να μπορούν να τα αντιγράψουν ή να τα επεξεργαστούν και να επωφεληθούν από την εργασία σας, έχουμε επίσης δημοσιοποιήσει ολόκληρες τις διατάξεις κυκλωμάτων και PCB για αυτό το κύκλωμα, ελέγξτε ο παρακάτω σύνδεσμος:

easyeda.com/CircuitDigest/7.4V-Lithium-Charger-with-MCU

Μπορείτε να δείτε οποιοδήποτε στρώμα (Top, Bottom, Topsilk, bottomsilk κ.λπ.) του PCB επιλέγοντας το επίπεδο από το παράθυρο «Layers». Μπορείτε επίσης να δείτε το PCB φορτιστή μπαταρίας λιθίου, πώς θα φροντίσει την κατασκευή χρησιμοποιώντας το κουμπί προβολής φωτογραφιών στο EasyEDA:

Υπολογισμός και παραγγελία δειγμάτων στο διαδίκτυο

Αφού ολοκληρώσετε τη σχεδίαση αυτού του PCB φορτιστή μπαταρίας λιθίου, μπορείτε να παραγγείλετε το PCB μέσω του JLCPCB.com. Για να παραγγείλετε το PCB από το JLCPCB, χρειάζεστε το Gerber File. Για να κατεβάσετε αρχεία Gerber του PCB σας απλώς κάντε κλικ στο κουμπί Δημιουργία αρχείου επεξεργασίας στη σελίδα επεξεργασίας EasyEDA και, στη συνέχεια, κατεβάστε το αρχείο Gerber από εκεί ή μπορείτε να κάνετε κλικ στην παραγγελία στο JLCPCB όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Αυτό θα σας ανακατευθύνει στο JLCPCB.com, όπου μπορείτε να επιλέξετε τον αριθμό των PCB που θέλετε να παραγγείλετε, πόσα στρώματα χαλκού χρειάζεστε, το πάχος PCB, το βάρος του χαλκού και ακόμη και το χρώμα PCB, όπως το στιγμιότυπο που φαίνεται παρακάτω:

Αφού κάνετε κλικ στην παραγγελία στο κουμπί JLCPCB, θα σας μεταφέρει στον ιστότοπο JLCPCB όπου μπορείτε να παραγγείλετε το PCB σε πολύ χαμηλή τιμή που είναι 2 $. Ο χρόνος κατασκευής τους είναι επίσης πολύ μικρότερος, δηλαδή 48 ώρες με παράδοση DHL 3-5 ημερών, βασικά θα λάβετε τα PCB σας εντός μιας εβδομάδας από την παραγγελία.

Αφού παραγγείλετε το PCB, μπορείτε να ελέγξετε την πρόοδο παραγωγής του PCB σας με ημερομηνία και ώρα. Μπορείτε να το ελέγξετε μεταβαίνοντας στη σελίδα λογαριασμού και να κάνετε κλικ στο σύνδεσμο "Πρόοδος παραγωγής" κάτω από το PCB, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Μετά από μερικές ημέρες παραγγελίας PCB, πήρα τα δείγματα PCB σε ωραία συσκευασία, όπως φαίνεται στις παρακάτω εικόνες.

Αφού βεβαιωθείτε ότι τα ίχνη και τα ίχνη ήταν σωστά. Προχώρησα στη συναρμολόγηση του PCB, χρησιμοποίησα γυναικείες κεφαλίδες για να τοποθετήσω το Arduino Nano και το LCD, ώστε να μπορώ να τα αφαιρέσω αργότερα αν τα χρειάζομαι για άλλα έργα. Ο εντελώς συγκολλημένος πίνακας μοιάζει με αυτό παρακάτω

Προγραμματισμός του Arduino για φόρτιση μπαταρίας λιθίου δύο βημάτων

Μόλις το υλικό είναι έτοιμο, μπορούμε να προχωρήσουμε στη σύνταξη του κωδικού για το Arduino Nano. Το πλήρες πρόγραμμα για αυτό το έργο παρέχεται στο κάτω μέρος της σελίδας, μπορείτε να το ανεβάσετε απευθείας στο Arduino σας. Τώρα, ας σπάσουμε το πρόγραμμα σε μικρά αποσπάσματα και να καταλάβουμε τι πραγματικά κάνει ο κώδικας.

Όπως πάντα ξεκινάμε το πρόγραμμα με την προετοιμασία των ακίδων I / O. Όπως γνωρίζουμε από το υλικό μας, οι ακίδες A0 και A2 χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της τάσης και του ρεύματος αντίστοιχα και ο πείρος D8 και D9 χρησιμοποιείται ο έλεγχος το ρελέ λειτουργίας και το ρελέ φόρτισης. Ο κωδικός για να ορίσετε το ίδιο φαίνεται παρακάτω

const int rs = 2, en = 3, d4 = 4, d5 = 5, d6 = 6, d7 = 7; // Αναφέρετε τον αριθμό pin για σύνδεση LCD LiquidCrystal lcd (rs, en, d4, d5, d6, d7); int Charge = 9; // Καρφίτσωμα για σύνδεση ή αποσύνδεση της μπαταρίας στο κύκλωμα int Mode = 8; // Καρφίτσωμα για εναλλαγή μεταξύ λειτουργίας CC και λειτουργίας CV int Voltage_divider = A0; // Για μέτρηση τάσης μπαταρίας int Shunt_resistor = A1; // Για να μετρήσετε την τρέχουσα φόρτιση Float Charge_Voltage Float Charge_current;

Μέσα στη λειτουργία εγκατάστασης , αρχικοποιούμε τη λειτουργία LCD και εμφανίζουμε ένα εισαγωγικό μήνυμα στην οθόνη. Ορίζουμε επίσης τις ακίδες ρελέ ως ακίδες εξόδου. Στη συνέχεια, ενεργοποιήστε το ρελέ φόρτισης συνδέστε την μπαταρία στο φορτιστή και από προεπιλογή ο φορτιστής παραμένει σε λειτουργία CC.

άκυρη ρύθμιση () { lcd.begin (16, 2); // Ξεκινήστε 16 * 2 LCD lcd.print ("7.4V Li + charger"); // Γραμμή εισαγωγής μηνύματος 1 lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("- CircuitDigest"); // Γραμμή εισαγωγής μηνυμάτων 2 lcd.clear (); pinMode (Φόρτιση, ΕΞΟΔΟΣ); pinMode (Mode, OUTPUT); digitalWrite (Φόρτιση, ΥΨΗΛΗ); // Ξεκινήστε το Chargig Αρχικά συνδέοντας την μπαταρία digitalWrite (Mode, LOW). // ΥΨΗΛΗ για λειτουργία CV και LOW της λειτουργίας CC, αρχικά καθυστέρηση λειτουργίας CC (1000). }

Στη συνέχεια, μέσα στη λειτουργία άπειρου βρόχου , ξεκινάμε το πρόγραμμα μετρώντας την τάση μπαταρίας και το ρεύμα φόρτισης. Η τιμή 0,0095 και 1,78 πολλαπλασιάζεται με την αναλογική τιμή για τη μετατροπή 0 έως 1024 σε πραγματική τάση και τρέχουσα τιμή, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα πολύμετρο και έναν μετρητή σφιγκτήρα για να μετρήσετε την πραγματική τιμή και, στη συνέχεια, να υπολογίσετε την τιμή πολλαπλασιαστή. Υπολογίζει επίσης θεωρητικά τις τιμές πολλαπλασιαστή με βάση τις αντιστάσεις που έχουμε χρησιμοποιήσει, αλλά δεν ήταν τόσο ακριβής όσο περίμενα.

// Μέτρηση τάσης και ρεύματος αρχικά Charge_Voltage = analogRead (Voltage_divider) * 0,0092; // Μέτρηση φόρτισης τάσης μπαταρίας_current = analogRead (Shunt_resistor) * 1,78; // Μετρήστε το ρεύμα φόρτισης

Εάν η τάση φόρτισης είναι μικρότερη από 8,2V μπαίνουμε σε λειτουργία CC και εάν είναι υψηλότερη από 8,2V τότε μπαίνουμε σε λειτουργία CV. Κάθε τρόπος έχει το δικό του , ενώ βρόχο. Μέσα στο βρόχο λειτουργίας CC διατηρούμε τον πείρο λειτουργίας ως χαμηλό για να παραμείνουμε σε λειτουργία CC και στη συνέχεια συνεχίζουμε να παρακολουθούμε την τάση και το ρεύμα. Εάν η τάση υπερβαίνει την τάση κατωφλίου των 8,2V, σπάζουμε τον βρόχο CC χρησιμοποιώντας μια δήλωση διακοπής. Η κατάσταση της τάσης φόρτισης εμφανίζεται επίσης στην οθόνη LCD εντός του βρόχου CC.

// Εάν η τάση της μπαταρίας είναι μικρότερη από 8,2V εισέλθετε στη λειτουργία CC ενώ (Charge_Voltage <8.2) // CC MODE Loop { digitalWrite (Mode, LOW); // Παραμείνετε σε λειτουργία CC // Μέτρηση τάσης και τρέχουσας φόρτισης_Voltage = analogRead (Voltage_divider) * 0,0095; // Μέτρηση φόρτισης τάσης μπαταρίας_current = analogRead (Shunt_resistor) * 1,78; // Μέτρηση ρεύματος φόρτισης // εκτύπωσης detials στην οθόνη LCD lcd.print ("V =")? lcd.print (Charge_Voltage); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Σε λειτουργία CC"); καθυστέρηση (1000) lcd.clear (); // Ελέγξτε εάν πρέπει να βγούμε από τη λειτουργία CC εάν (Charge_Voltage> = 8.2) // Εάν ναι { digitalWrite (Mode, HIGH); // Αλλαγή σε διακοπή λειτουργίας βιογραφικού . } }

Η ίδια τεχνική μπορεί να ακολουθηθεί και για τη λειτουργία CV. Εάν η τάση υπερβαίνει τα 8,2V, ο φορτιστής μπαίνει σε λειτουργία CV κάνοντας τον πείρο λειτουργίας υψηλό. Αυτό ισχύει σταθερή 8,6V σε όλη την μπαταρία και το ρεύμα φόρτισης επιτρέπεται να ποικίλλει ανάλογα με τις απαιτήσεις της μπαταρίας. Αυτό το ρεύμα φόρτισης παρακολουθείται και όταν φτάσει κάτω από 50mA μπορούμε να τερματίσουμε τη διαδικασία φόρτισης αποσυνδέοντας την μπαταρία από το φορτιστή. Για να το κάνουμε αυτό απλώς πρέπει να απενεργοποιήσουμε το ρελέ φόρτισης, όπως φαίνεται στον παρακάτω κώδικα

// Εάν η τάση της μπαταρίας είναι μεγαλύτερη από 8,2V εισέλθετε στη λειτουργία CV ενώ (Charge_Voltage> = 8.2) // Βρόχος CV MODE { digitalWrite (Mode, HIGH); // Παραμείνετε σε λειτουργία βιογραφικού σημειώματος // Μέτρηση τάσης και τρέχουσας φόρτισης_Voltage = analogRead (Voltage_divider) * 0,0092; // Μέτρηση φόρτισης τάσης μπαταρίας_current = analogRead (Shunt_resistor) * 1,78; // Μέτρηση ρεύματος φόρτισης // Εμφάνιση λεπτομερειών στο χρήστη σε LCD lcd.print ("V ="); lcd.print (Charge_Voltage); lcd.print ("I ="); lcd.print (Charge_current); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Σε λειτουργία βιογραφικού"); καθυστέρηση (1000) lcd.clear (); // Ελέγξτε εάν η μπαταρία φορτίζεται παρακολουθώντας το ρεύμα φόρτισης εάν (Φορτίο_ ρεύμα <50) // Εάν ναι { digitalWrite (Χρέωση, ΧΑΜΗΛΗ); // Απενεργοποιήστε τη φόρτιση ενώ (1) // Κρατήστε το φορτιστή απενεργοποιημένο μέχρι να γίνει επανεκκίνηση { lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Ολοκλήρωση φόρτισης."); καθυστέρηση (1000) lcd.clear (); } } } }

Λειτουργία φορτιστή μπαταρίας λιθίου 7.4V δύο βημάτων

Μόλις το υλικό είναι έτοιμο ανεβάστε τον κωδικό στον πίνακα Arduino. Στη συνέχεια, συνδέστε την μπαταρία στον ακροδέκτη φόρτισης του πίνακα. Βεβαιωθείτε ότι τα συνδέετε με σωστή πολικότητα, η αντιστροφή της πολικότητας θα προκαλέσει σοβαρή ζημιά στην μπαταρία και στην πλακέτα. Μετά τη σύνδεση της μπαταρίας, ο φορτιστής χρησιμοποιεί έναν προσαρμογέα 12V. Θα σας υποδεχτεί με ένα εισαγωγικό κείμενο και ο φορτιστής θα προχωρήσει σε λειτουργία CC ή CV με βάση την κατάσταση της μπαταρίας. Εάν η μπαταρία έχει αποφορτιστεί πλήρως τη στιγμή της φόρτισης, θα τεθεί σε λειτουργία CC και η οθόνη LCD σας θα εμφανίσει κάτι σαν αυτό παρακάτω.

Καθώς η μπαταρία φορτίζεται, η τάση θα αυξηθεί όπως φαίνεται στο παρακάτω βίντεο . Όταν αυτή η τάση φτάσει τα 8,2V, ο φορτιστής θα εισέλθει σε λειτουργία CV από τη λειτουργία CC και τώρα θα εμφανίσει τόσο τάση όσο και ρεύμα όπως φαίνεται παρακάτω.

Από εδώ αργά η τρέχουσα κατανάλωση της μπαταρίας θα μειωθεί καθώς φορτίζεται. Όταν το ρεύμα φτάσει τα 50mA ή λιγότερο, ο φορτιστής προϋποθέτει ότι η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη και στη συνέχεια αποσυνδέει την μπαταρία από το φορτιστή χρησιμοποιώντας το ρελέ και εμφανίζει την ακόλουθη οθόνη. Μετά από αυτό μπορείτε να αποσυνδέσετε την μπαταρία από το φορτιστή και να την χρησιμοποιήσετε στις εφαρμογές σας.

Ελπίζω ότι καταλάβατε το έργο και σας άρεσε να το φτιάξετε. Η πλήρης εργασία βρίσκεται στο παρακάτω βίντεο. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, δημοσιεύστε τις στην ενότητα σχολίων παρακάτω, χρησιμοποιήστε τα φόρουμ για άλλες τεχνικές ερωτήσεις. Και πάλι το κύκλωμα είναι μόνο για εκπαιδευτικούς σκοπούς, γι 'αυτό χρησιμοποιήστε το με υπευθυνότητα, καθώς οι μπαταρίες λιθίου δεν είναι σταθερές υπό σκληρές συνθήκες.