Zpět

Jednoduchá nabíječka - vybíječka Ni-Cd, Ni-MH

Vágner Vlastimil

Tato nabíječka je určená pro nabíjení celkem čtyř sad baterií nebo jednotlivých článků Ni-Cd a Ni-MH i jiných baterií desetinou proudu z kapacity připojené baterie a vznikla na přání kolegy lodního modeláře. Každá sada může být nabíjena jiným proudem. Maximální nabíjecí proud je u této nabíječky 1 A, je určen použitým transformátorem a tranzistory s rezistory zapojenými v jejich emitorech. Vybíjecí proud je trvale nastaven použitou hodnotou rezistorů. Pro ty, kdož chtějí používat při vybíjení počítač, který ukončí vybíjení při zadaném konečném napětí, je určeno druhé zapojení přípravku včetně obslužných programů. Ti, kdo programují, si určitě napíší svůj vlastní program pro ovládání.

Popis přípravku

Nabíječka je napájena ze zdroje, který tvoří transformátor, jehož volba je čistě individuální dle potřebných nabíjecích proudů. Transformátor je na primární straně jištěný pojistkou PO1 a zapnutí je signalizováno LED diodou LED1. Sekundární napětí je usměrněno diodovým můstkem, vyhlazeno kondenzátory C1 a C2 a jištěno pojistkou PO2. Schéma zapojení zdroje je na obrázku č.02.

Schéma zapojení nabíječky je na obrázku č.01. Usměrněné napětí je připojeno na stabilizátor 78S05, který stabilizuje napětí na hodnotu 5 V a toto napětí je signalizováno LED diodou LED2. Nabíjecí proud se nastavuje pomocí potenciometrů P1 až P4, které ovládají báze tranzistorů T1 až T4. Kladné napětí ze zdroje je připojeno přes diodu D6, která zabraňuje vybití nabíjené baterie při náhodném výpadku el. proudu. Z katody diody D6 je kladné napětí přivedeno na kladné nabíjecí zdířky buď přímo nebo přes ampérmetr, vybírá se to přepínači PŘ.1A až PŘ.4A. Toto zapojení umožňuje nastavení nabíjecího proudu u každé baterie zvlášť. Současně je v měřicí větvi zařazen i voltmetr. Do zdířek označených ve schématu červeně 1, 2, 3, 4 se připojují kladné vývody nabíjených baterií. Záporný napájecí pól je připojen z kolektorů T1 až T4 na černé zdířky označené ve schématu modře 1, 2, 3, 4; sem se připojují záporné vývody nabíjených baterií. Dále jsou k těmto zdířkám připojeny střední vývody přepínačů PŘ.1B až PŘ.4B, které v pracovních polohách připojují k jednotlivým bateriím voltmetr. Z nabíjecích zdířek je vyvedeno propojení na přepínač PŘ.5A a PŘ.5B, ten doporučuji označit jako TEST BATERIE. Vybíjení připojené baterie probíhá přes vybíjecí rezistor RB.VYB po přepnutí přepínače PŘ.5 do pracovní polohy ZAP. Hodnota vybíjecího rezistoru ovlivňuje vybíjecí proud daný napětím vybíjené baterie. PŘI VYBÍJENÍ BEZ POČÍTAČE SE MUSÍ ZAJISTIT, ABY NEDOŠLO K NADMĚRNÉMU VYBITÍ PŘIPOJENÉ BATERIE! Takovéto vybíjení před nabíjením je vhodné pro baterie nabíjené převážně v rychlonabíječkách. Zároveň snižuje riziko přebití v případě, že dobu nabíjení pouze odhadujeme z kapacity a nabíjecího proudu. Velikost nabíjecího proudu se nastavuje pomocí potenciometrů P1 až P4, které ovládají báze tranzistorů T1 až T4 - jde o Darlingtonovy tranzistory, na jejichž emitory jsou připojeny rezistory označené RB1 až RB4 (tyto a RB.VYB jsou složeny ze dvou rezistorů zapojených paralelně), které ovlivňují velikost nabíjecího proudu. RB1 až RB4 jsou pak připojeny na záporný pól napájení. Rezistory označené RBA a TP1 jsou součástí ampérmetru.

Měření napětí baterie bez zatížení

Nabíječku nepřipojujeme na napětí, vypínač VP1 necháme vypnutý. Do zdířek - je jedno do kterých - připojíme baterii, do červené kladný pól a do černé záporný. Příslušný přepínač PŘ.1..4A/B přepneme do polohy ZAP a na voltmetru přečteme napětí připojené baterie. Přepínač PŘ.5A/B (TEST BATERIE) musí být v poloze VYP.

Měření napětí baterie při zatížení

Nabíječku nepřipojujeme na napětí, vypínač VP1 necháme vypnutý. Do prvních zdířek (označených NAB./VYB.) připojíme testovanou baterii, kladný pól do červené a záporný do černé. Přepínač TEST BATERIE přepneme do polohy ZAP, na voltmetru čteme napětí baterie při zátěži a ampérmetr nám ukazuje vybíjecí proud. Všechny ostatní přepínače musí být v poloze VYP.

Nabíjení baterií

Každý pár zdířek funguje nezávisle na ostatních, takže je úplně jedno, kolik článků současně budeme nabíjet. Postup je následovný. Potenciometry na nastavení proudu vytočíme na nejnižší hodnotu, tj. do polohy MIN (proti směru hodinových ručiček). Přepínač PŘ.5 (TEST BATERIE) musí být v poloze VYP, stejně tak musíme mít vypnuté i všechny čtyři přepínače PŘ.1..4. Připojíme napájení a zapneme vypínač VP1. Do zvolených zdířek připojíme nabíjený článek a příslušný přepínač přepneme do polohy ZAP. Příslušným potenciometrem nastavíme požadovaný proud a přepínač vrátíme do polohy VYP., tím se odpojí ampérmetr a nabíjení zvoleným proudem pokračuje. Stejným způsobem můžeme připojit další články.

Schéma zapojení zdroje

Obr. 2 - schéma zapojení napájecího zdroje nabíječky

Seznam součástek zdroje

Schéma zapojení nabíječky/vybíječky

Verze bez použití počítače při vybíjení

Obr. 1 - schéma zapojení nabíječky

Seznam součástek nabíječky/vybíječky

Všechny součástky nakoupeny u EZK.

Zapojení nabíječky/vybíječky

Verze s použitím počítače při vybíjení

Zapojení nabíječky je na obrázku č.03. Zapojení je shodné s původním zapojením, pouze je doplněn přepínač označený PŘ.6, který přepíná kladné napájení při vybíjení baterií do voltmetru a napájení relé. Přepínač musí mít kontakty dimenzovány na proud, kterým se nabíjejí články; v uvedeném zapojení je použit typ PP2X10A pro proud do 10 A. Relé RE1 je umístěno ve skříni nabíječky a je ovládané signálem TXD vyvedeným z modulu voltmetru.

Obr. 3 - schéma zapojení nabíječky

Na schématu jsou dále označeny vývody, které se propojí s modulem voltmetru a relé. Modul voltmetru ovládaný počítačem je řešen jako samostatný modul tak, že se dá používat samostatně se všemi programy na tomto webu, které využívají integrovaný obvod TLC549. Programy využívají stejné signály počítače PC na sériovém portu.

Popis modulu voltmetru a programů

Přípravek umožňuje měřit stejnosměrná napětí od 0 do 5 nebo 50 V. Vybíječ je určen k vybití článků na stejnou hodnotu napětí před nabíjením, vybíjení je řízeno počítačem. Přípravek se připojuje na sériový port COM. Pokud je na počítači pouze USB, musí převodník USB/COM podporovat všechny vstupy/výstupy sériového rozhraní.

Popis přípravku

Modul voltmetru může být umístěn ve společné krabici nabíječky/vybíječky a být napájen ze společného zdroje. Rovněž je možné modul voltmetru udělat do samostatné krabičky a s nabíječkou/vybíječkou jej propojit pomocí vícežilového kabelu. S počítačem je modul propojen kabelem s koncovkou podle použitého sériového portu. Voltmetr je tvořen jedním integrovaným obvodem TLC549, což je osmibitový A/D převodník. Ovládání převodníku zajišťuje počítač výstupy DTR a RTS. Výstup DTR je připojen přes rezistor R3 a stabilizační diodu D1 na vstup č. 7 CLK IO1. Dioda D1 upravuje vstupní napětí z vývodu DTR na napětí do 5 V, rezistor R3 omezuje proud tekoucí diodou D1. Výstup RTS je připojen přes rezistor R4 a stabilizační diodu D2 na vstup č. 5 CS IO1, tento vstup přepíná mezi režimy čtení a převodu. Rezistor R4 a dioda D2 mají stejnou funkci jako R3 a D1. Měřené napětí je přijímáno počítačem na vstupu CTS. Kladné referenční a zároveň napájecí napětí +5 V je přivedeno na vývody č. 1 a 8 IO1, záporný pól referenčního napětí a napájení jde na vývody č. 3 a 4. Velikostí referenčního napětí je dána i rozlišovací schopnost obvodu: 0,02 V. Napájecí/referenční napětí 5 V stabilizuje IO2 MAA7805. Vstup měřeného napětí je veden na přepínač, kterým se přepínají rozsahy 5 nebo 50 V. Při rozsahu do 5 V je vstupní napětí přivedeno z přepínače na vstup IO1 č.2 přes rezistory R1 a R2. Při rozsahu 50 V je měřené napětí přivedeno z přepínače rozsahů na trim TP1 a z něho na rezistor R1. Trim TP1 s rezistorem R1 tvoří při rozsahu 0 až 50 V napěťový dělič. Z tohoto děliče je měřené napětí přivedeno na rezistor R2 a z něho na vstup č.2 IO1. Schéma zapojení voltmetru je na obrázku č.04.

Vybíjecí část je tvořena z relé RE1. Výstup z počítače je veden přes rezistor R5 na bázi tranzistoru T1, signalizace zapnutí výstupu TXD z počítače a tím i zapnutí relé RE1 je tvořena rezistorem R6 a LED diodou D5. Dále je zde i blokovací dioda do báze tranzistoru T1 D3, cívka relé RE.1 je blokována diodou D4. Schéma zapojení vybíjecí části je na obrázku č.05.

Smontování a nastavení převodníku

Po osazení součástek voltmetru do desky plošného spoje si vyrobíme propojovací kabel mezi voltmetrem a počítačem, ten zaletujeme do desky voltmetru podle schématu a desku omyjeme lihem. Na druhý konec kabelu zapojíme konektor podle toho, jaký máme sériový výstup COM z počítače, tj. 9 nebo 25 pinů. Po ukončení montáže a propojení desek si připravíme regulovatelný zkušební zdroj aspoň do 20 V= a voltmetr (DMM) na kalibraci měřených napětí. Vstup označený na převodníku D1 propojíme přímo s vývodem D, přepínač rozsahů přepneme na rozsah 5 V. Trim TP1 vytočíme na největší ohmickou hodnotu, propojíme voltmetr s počítačem a přepínačem PŘ.6 připojíme voltmetr na napájecí zdroj. Na zkušebním zdroji nastavíme podle kalibračního voltmetru 1 V. Na počítači spustíme program DMM.EXE, zvolíme použitý sériový port a rozsah do 5 V (klávesou D). Do prního páru zdířek na nabíječce (označeného NAB./VYB.) připojíme měřené napětí ze zkušebního zdroje - do červené zdířky kladný pól a do modré záporný. Na monitoru se nám zobrazí hodnota měřeného napětí, které by mělo být shodné i na kalibračním voltmetru. Postupně vyzkoušíme několik dalších hodnot napětí až do maxima 5 V, počítač by měl vždycky ukazovat stejně jako kalibrační voltmetr. Po této kontrole odpojíme vyrobený voltmetr od zkušebního napětí. Na zkušebním zdroji nastavíme přesně 10 V podle kalibračního voltmetru, stiskem klávesy N na počítači vybereme rozsah Nad 5 V, přepínač rozsahů přepneme na rozsah 50 V, nastavené napětí na zkušebním zdroji připojíme opět do zdířek označených na nabíječce NAB./VYB. a trimrem TP1 nastavíme podle kalibračního voltmetru shodný údaj na monitoru počítače. Po tomto nastavení již můžeme měnit na zkušebním zdroji napětí až do maxima 50 V a jeho hodnota se nám bude zobrazovat na monitoru počítače. Tím je nastavení a kalibrace voltmetru hotova. Nyní odstraníme propojku mezi D1 a D, kterou jsme osadili před kalibrací, a můžeme přístroj začít používat. Neznámé napětí je vhodné začít měřit nejdříve na rozsahu 50 V a až pokud je nižší než 5 V, přepnout na rozsah do 5 V.

Popis programů

Programy jsou určeny pro operační systém MS-DOS. V případě, že na počítači je systém Windows 95/98, máme možnost buď spustit program z příkazového řádku, nebo při spuštění počítače stiskem klávesy F8 zvolit volbu "jen systém MS-DOS". Pokud je na počítači operační systém Windows 2000/NT/XP, spouštíme programy pouze z příkazového řádku, nikdy ne přímo z Windows. Pokud je OS nainstalován jako 64bitová verze, programy nebudou fungovat.

První program má název DMM.EXE, ve spojení s modulem převodníku slouží jako voltmetr a je určen především pro oživení a kalibraci převodníku. Po spuštění vybereme klávesou 1..4 sériový port, na kterém je převodník připojen. Po volbě portu můžeme klávesami D a N vybírat rozsah do/nad 5 V, na obrazovce se nám zobrazuje aktuální naměřená hodnota napětí. Klávesou Esc se program ukončí.

Druhý program se jmenuje VYBIJENI.EXE a je určen k řízení průběhu vybíjení a průběžnému záznamu napětí vybíjené baterie. Po spuštění nejdříve vybereme port, stejně jako u DMM.EXE. Potom zvolíme interval, po jakém se bude naměřené napětí ukládat do souboru. Pokud chceme zachovat stejný interval jako minule, stačí stisknout Enter, jinak stiskneme libovolnou jinou klávesu, zadáme novou hodnotu a potvrdíme Enterem. Interval je třeba zadat v sekundách, takže např. pro pět minut to bude 300 (5*60) nebo pro dvě hodiny 7200 (2*60*60). Zadané číslo se uloží pro příště do souboru CAS.HOD, který si program sám vytvoří. Potom stejně jako u voltmetru zvolíme rozsah do/nad 5 V podle napětí vybíjené baterie. Posledním krokem je zadání napětí, po jehož dosažení se má vybíjení ukončit. Po potvrzení čísla Enterem sepne vybíjecí relé a zatímco probíhá vybíjení, program ve zvolených intervalech zapisuje naměřené napětí do souboru NAMERENO.TXT (pokud soubor neexistuje, sám si ho vytvoří, jinak připisuje na konec minulého). Vybíjení končí buď po dosažení zadaného napětí nebo po stisku libovolné klávesy.

Vybíjení baterií

Nabíječku/vybíječku propojíme s počítačem PC. Všechny přepínače přepneme do polohy VYP, vypínač VP1 přepneme do polohy ZAP. Na počítači spustíme program VYBIJENI.EXE, zvolíme port, interval záznamu a rozsah napětí, poté připojíme vybíjenou baterii do prvního páru zdířek (označeného NAB./VYB.). Na ampérmetru vybíječky máme možnost sledovat vybíjecí proud a na monitoru PC pak napětí baterie. Přepínač TEST BATERIE (PŘ.5) musí být v poloze VYPNUTO! Uložené naměřené hodnoty napětí v souboru NAMERENO.TXT se dají zobrazit v jakémkoliv textovém editoru (Poznámkový blok apod.) nebo manažeru (M602, Volkov, NC atd.). Také se dají dále zpracovat v programu Excel, například do grafu.

Popis vývodů na počítači

KONEKTOR 9 PINŮ  KONEKTOR 25 PINŮ
DTR.....4DTR....20
RTS.....7RTS....4
CTS.....8CTS....5
TXD.....3TXD....2
GND.... 5GND....7

Obr. 4 - schéma zapojení voltmetru

Seznam součástek voltmetru

Obr. 5 - schéma zapojení vybíjecího relé

Seznam součástek vybíječe

Fotografie hotové nabíječky

ovládací panel
Ovládací panel nabíječky

vnitřek
Vnitřek nabíječky

Programy a ostatní doprovodné soubory najdete zde.

Bližší informace:

Tel.: +420 607 405 007

Zpět

Reklamy:
„Proti blbosti i bohové bojují marně.“ Jan Werich