Плата адаптера для аккумуляторов типоразмера AA имеет размеры 45x13 мм, топология которой показана на рис. 25. Размещение платы в отсеке аналогично вышеописанной. Плата для аккумуляторов типоразмера 18650 имеет размеры 45x15 мм, топология которой показана на рис. 26, и отличается тем, что крепится в отсеке винтом М2,5, для чего на плате предусмотрено отверстие для установки резьбовой втулки М2,5.
Рис. 25. Топология платы адаптера
Рис. 26. Топология платы для аккумуляторов
Рис. 27. Чертеж платы адаптера
Для аккумуляторов Li-Po необходимо подготовить две печатные платы, каждая размерами 30x15 мм, одна из них - основная плата адаптера, чертёж которой показан на рис. 27, вторая плата - вспомогательная полностью металлизированная, которая используется как прижим аккумулятора к основной плате. Для закрепления адаптера на аккумуляторе, как показано на рис. 28, использовались зажимы "крокодил", к укороченным губкам которого припаяны платы адаптера, нижняя - как основная, а верхняя - как вспомогательная. Датчик припаян на верхней стороне основной платы плоской стороной вверх, обклеен поролоновой теплоизолирующей прокладкой на верхней и нижней сторонах платы, как показано на рис. 24. В качестве контактного устройства для аккумулятора применён разъём XP12 типа PLS-2.
Рис. 28. Закрепление платы адаптера
Прежде чем закрывать корпус преобразователя и устанавливать его в корпус основного устройства, необходимо убедиться в его работоспособности, соблюдая осторожность и правила техники безопасности. Прежде всего, с помощью омметра необходимо убедиться в отсутствии связей и максимальном сопротивлении между первичными и вторичными цепями, между цепями и корпусом преобразователя. Временно подключается сетевой шнур к контактам 1 и 2 клеммной колодки XT1, а к контактам 3 и 4 или 4 и 5 подключается нагрузка в виде двух последовательно соединённых ламп накаливания на 12 В небольшой мощности. Подключается сетевой шнур к сети 230 В, электролампы должны светиться. Если этого нет, необходимо отключить шнур от сети, измерив напряжения на конденсаторах С3, С4, убедиться в безопасном уровне напряжения и при необходимос-ти разрядить их принудительно с помощью резистора сопротивлением не менее 1 кОм. Отпаивают от резисторов R10, R11 вывод 5 трансформатора T1, извлекают и пропускают виток с другой стороны кольца трансформатора. После восстановления связи с резисторами надо повторить вышеприведённую операцию по проверке работоспособности. Если и после этого преобразователь не заработает, это свидетельствует о его серьёзной неисправности.
Убедившись в работоспособности преобразователя, можно его закрыть и подготовить отрезки изолированного провода длиной 80...100 мм для подключения его к сетевому фильтру, выключателю и клеммной колодке XT2 на основной плате. Для подключения к сетевому фильтру и выключателю желательно применить провода сечением 0,35 мм2 в двойной изоляции или надеть на провода дополнительные изолирующие трубки, для подключения к основной плате можно применить провод сечением не менее 0,75 мм2. При зажиме проводов в клеммной колодке возможна их существенная деформация и даже срезание, чтобы это исключить, необходимо на концы проводов, которые будут подключаться к клеммным колодкам, надеть и пропаять трубчатые наконечники или, в крайнем случае, наложить бандаж голым медным проводом и хорошо залудить.
Для устройства применён стальной корпус от компьютерного блока питания со штатным сетевым разъёмом и сетевым выключателем. В передней части корпуса сделаны отверстия для LCD-дисплея, кнопок и разъёмов для подключения адаптеров и установлены резьбовые втулки для крепления дисплея. К оставшейся передней части приклёпана фальшпанель из алюминия толщиной 1,5 мм, в которой также заранее сделаны все отверстия. В нижней части корпуса установлена алюминиевая пластина шасси размерами 135x145 мм толщиной 1,5 мм. Для крепления преобразователя к шасси установлены резьбовые втулки М3 с нижней стороны пластины, для крепления основной платы установлены резьбовые втулки М2,5 с верхней стороны пластины. Полностью собранное устройство показано на рис. 14, рис. 29.
Рис. 29. Устройство в сборе
Перед первым включением устройства модуль Arduino на своё место не устанавливают, LCD-дисплей, кнопки управления, вентилятор и датчик температуры на теплоотводе не подключают, движки подстроечных резисторов R40, R41, R54 и регулировочный резистор на плате преобразователя A1 надо установить в среднее положение. Подключают сетевое напряжение и измеряют мультиметром постоянное напряжение на конденсаторе C14, которое должно быть не менее 18 В. Измеряя постоянное напряжение на конденсаторе C41, регулировочным резистором на плате преобразователя A1 надо установить напряжение 9 В±0,25 В, затем измерить постоянное выходное напряжение стабилизатора напряжения DA3 на конденсаторе C40, которое должно быть 5 В. Подключают разъём вентилятора к разъёму XP10 на плате, вентилятор должен вращаться.
После отключения сетевого напряжения устанавливают модуль Arduino, подключают LCD-дисплей к разъёму XP5, кнопки управления - к разъёму XP6, пьезоизлучатель - к разъёму XP8, датчик температуры - к разъёму XP7, удаляют перемычку S1. Используя доступные средства программирования, подключают программатор к ISP-разъёму XP9 и подают сетевое напряжение.
На модуле Arduino должен засветиться светодиод (который не удалён), а на LCD-дисплее на первой половине экрана могут наблюдаться чёрные прямоугольники. В меню программатора надо выбрать тип микроконтроллера ATmega328P и запрограммировать Fuse-биты в соответствии с табл. 3. В папке Программа выбрать файлы Charging1_4.eep и Charging1_4.hex или единый файл Charging1_4.elf и загрузить в микроконтроллер.
Таблица 3
Fuse LOW | Fuse HIGH | Fuse EXT | ||
Бит | Значение | Бит | Значение | Бит Значение |
CKDIV8 | 1 | OCDEN | 1 | - - |
CKOUT | 1 | JTAGEN | 1 | - - |
SUT1 | 1 | SPIEN | 0 | - - |
SUTO | 1 | WDTON | 1 | - - |
CKSEL3 | 0 | EESAVE | 1 | - - |
CKSEL2 | 1 | BOOTSZ1 | 1 | BODLEVEL2 1 |
CKSEL1 | 1 | BOOTSZO | 1 | BODLEVEL1 0 |
CKSEL0 | 1 | BOOTRST | 1 | BODLEVELO 1 |
При успешной загрузке программы на время около 2 с на дисплей выводится титульное сообщение Урзу v_1.4 2022г, затем подаётся звуковой сигнал и отображается информация о первом в списке аккумуляторе, который по умолчанию никель-металл-гидридного типа: Акк:1.?? NiMh. В крайней левой позиции, которая является исходной, должен быть мерцающий курсор, вопросительные знаки означают, что устройство не обнаружило адаптер для данного типа аккумулятора, потому что он ещё не был подключён и маркирован. С помощью резистора R54 надо установить необходимую контрастность изображения LCD-дисплея.
Отключают электропитание устройства, отключают программатор, устанавливают перемычку S1 на своё место. Теперь можно проверить функционирование кнопок управления. Названия кнопок управления будут соответствовать их физическому расположению - "Вверх", "Вниз", "Влево", "Вправо", "Ввод". Включают электропитание устройства и после появления строки Акк:1.?? Ni-Mh нажатием на кнопки "Вверх" и "Вниз" убеждаются в переключении номера аккумулятора, нажатие на кнопки "Влево" и "Вправо" приводит к перемещению курсора из исходного положения на номер и тип аккумулятора с подачей звукового сигнала.
После перемещения курсора в исходную позицию и нажатия на кнопку "Ввод" выводится первый пункт функции калибровки Кор:1.00 0,000 В, который пока нужно пропустить и повторным нажатием на кнопку "Ввод" войти в первый пункт функции маркировки датчиков температуры Маркер:тест. Этот пункт предназначен для тестирования датчиков температуры на возможность обмена данными, с записью и считыванием номеров в EEPROM датчика. Так как уже имеется подключённый к шине датчик температуры теплоотвода, можно его протестировать и маркировать. Кнопкой "Влево" или "Вправо" надо переместить курсор на двоеточие и нажать на кнопку "Ввод". Будет происходить последовательная запись и считывание чисел от 1 до 10 в EEPROM датчика с отображением результата считывания справа на месте прочерков, последним будет записан 0. Кнопкой "Вверх" или "Вниз" производится сброс данных на дисплее.
Перемещают курсор в исходную позицию и нажимают на кнопку "Вверх" для вывода следующего пункта функции маркировки - Маркер:счит. .
Этот пункт предназначен только для считывания номера датчика с целью контроля или при утере информации о номере конкретного датчика. Кнопкой "Влево" или "Вправо" перемещают курсор на двоеточие и нажимают на кнопку "Ввод".
Справа на месте прочерков отобразится номер датчика, кнопкой "Вверх" или "Вниз" производят сброс данных на дисплее.
Для вывода следующего пункта функции маркировки Маркер:зап.00надо переместить курсор в исходную позицию и нажать на кнопку "Вверх". Этот пункт предназначен для записи номера датчика в его EEPROM, считывания идентификатора датчика, который был присвоен ему при производстве, и сохранения идентификатора в EEPROM микроконтроллера под присвоенным номером датчика. Номер датчика определяется числом, отображаемым в данный момент нулями, на которое кнопкой "Вправо" или "Влево" перемещается курсор, и кнопками "Вверх" и "Вниз" устанавливают необходимый номер. Так как датчик температуры теплоотвода будет под номером 0, ничего изменять не нужно, переместив курсор на двоеточие и нажав на кнопку "Ввод". Справа на месте прочерков отобразится записанный номер датчика, а задаваемый номер увеличится на единицу. Это означает, что идентификатор датчика считан и сохранён в EEPROM микроконтроллера. Переместив курсор в исходную позицию, кнопкой "Вверх" или "Вниз" выбирают пункт Маркер:тест. Только из этого пункта возможен выход в основной режим, для этого нажимают на кнопку "Ввод".
Далее необходимо подготовить какой-либо адаптер, отмаркировать его и осуществить действия по калибровке измерения напряжения и токов зарядки и разрядки. Маркировка и калибровка измерения напряжения необходимы для каждого адаптера, калибровка измерения токов зарядки и разрядки осуществляется только один раз с первым готовым адаптером. Для примера осуществим все операции с адаптером для двух NiMh аккумуляторов типоразмера AAA. Рекомендуется заранее наклеить на адаптеры этикетки с присвоенными им номерами для каждого канала. Для Ni-Mh аккумуляторов выбирают номера 1 и 6, которые для канала 1 могут быть от 1 до 5, для канала 2 - от 6 до 10, в соответствии с табл. 2, приведённой выше.
Временно отключают уже маркированный датчик температуры теплоотвода, поскольку он не даст осуществить маркировку датчиков адаптеров. Подключают к разъёму канала 1 соответствующий разъём адаптера для первого аккумулятора. Включают электропитание устройства и с помощью кнопки "Ввод" переходят в функцию маркировки датчиков с выводом строки Маркер:тест. Кнопкой "Влево" или "Вправо" перемещают курсор на двоеточие и нажимают на кнопку "Ввод". Будет осуществлено тестирование с записью и считыванием данных, если, конечно, датчик адаптера исправен. Если тест пройден, перемещают курсор в исходную позицию и кнопкой "Вверх" или "Вниз" выбирают пункт Маркер:зап.00. Переместив курсор на ноль слева, кнопкой "Вверх" устанавливают номер Маркер:зап.01, перемещают курсор на двоеточие и нажимают на кнопку "Ввод". Будет осуществлена маркировка и считывание заводского идентификатора датчика и сохранение в EEPROM микроконтроллера с изменением строки Маркер:зап.02 01. С помощью кнопки "Вверх" или "Вниз" можно сбросить данные.
Не отключая электропитания устройства, отключают разъём адаптера от разъёма канала 1 и подключают к разъёму канала 2 устройства разъём адаптера второго аккумулятора. Выбирают пункт Маркер:тести тестируют работоспособность датчика, как приведено выше. Затем из исходной позиции курсора надо выбрать пункт маркировки, переместить курсор и кнопкой "Вверх" установить номер Маркер:зап.06, установить курсор на двоеточие и нажать на кнопку "Ввод". Будет осуществлена маркировка и считывание заводского идентификатора датчика и сохранение в EEPROM микроконтроллера с изменением строки Маркер:зап.07 06. Переместив курсор в исходную позицию, кнопкой "Вверх" или "Вниз" выбирают пункт Маркер:тести с помощью кнопки "Ввод" выходят в основной режим и отключают электропитание устройства.
Подключают датчик температуры теплоотвода и оба разъёма адаптера к разъёмам устройства и включают электропитание. Должна появиться строка Акк:1.01 Ni-Mh, кнопкой "Вверх" или "Вниз" при нахождении курсора в исходной позиции переключиться на второй аккумулятор Акк:2.06 Ni-Mh. Это означает, что устройство опознало тип аккумуляторов и теперь готово к их обслуживанию, но прежде необходимо произвести калибровку измерителей напряжения и тока для повышения качества обслуживания.
Для процесса калибровки потребуется стабилизированный регулируемый источник питания с минимальным выходным напряжением менее 1,5 В и допустимым током нагрузки не менее 1,5 А. Также необходим мультиметр, погрешность измерения которого будет определять качество калибровки измерителей устройства. Для калибровки измерителей тока рекомендуется использовать калиброванный токоизмерительный шунт, потому что чаще всего используемые дешёвые мультиметры в режиме измерения тока не могут обеспечить требуемую точность, а в режиме измерения постоянного напряжения имеют более или менее приемлемую погрешность. В качестве дополнительного оборудования необходимы мощный проволочный переменный резистор сопротивлением 1...2 Ом и маломощный резистор сопротивлением 100 Ом. Резистор ОМЛТ-0,25 сопротивлением 10...20Ом припаивают к разъёму BLS-2. Необходимы также соединительные провода с зажимами "крокодил".
Перед процессом калибровки надо включить устройство и подождать 15...20мин для прогрева. Как было отмечено выше, движки подстроечных резисторов R40, R41 должны находиться в среднем положении. Устанавливают выходное напряжение источника питания 1,5...2 В, его минусовый вывод соединяют проводом с минусовым выводом адаптера первого аккумулятора с помощью зажима "крокодил". Плюсовой вывод источника надо соединить последовательно с мультиметром в режиме измерения постоянного тока с плюсовым выводом адаптера первого аккумулятора с помощью зажима "крокодил", установив предварительно на мультиметре максимальный предел измерения постоянного тока. Вращением движка резистора R40 и изменением пределов измерения мультиметра надо установить значение тока на границе его увеличения, которое должно быть в пределах 0,7...1 мА. Повторяют операцию балансировки с помощью резистора R41 для второго аккумулятора, подключив источник постоянного напряжения к его клеммам с последовательно подключённым мультиметром в режиме измерения постоянного тока.
Продолжение следует
Автор: А. Дымов, г. Оренбург