Меню Рубрики

Зарядное устройство на ардуино для кислотного аккумулятора

прикупил я тут некоторое время назад пару новых аккумов. Пару потому что не в машину, а домой с целью строить домашнее бесперебойное питание. И хотя я живу в Москве, моему дому больше 30 лет, старая 9-этажка и с напряжением серьезная проблема. Очень часто происходят кратковременные пропадания. Которые очень вредны холодильникам, кондиционерам и прочим компрессорным устройствам. Сейчас реже, но раньше очень часто напряжение было завышенным — постоянно было около 260 вольт, лампочки не успевал менять.
Сейчас наоборот, по вечерам часто меньше 200в, хотя вроде уже лето и народ поубирал обогреватели в кладовки. В общем, черт знает что творится.
Был у меня старенький комповый упс, вроде приличной фирмы, APC. Мощность 750ватт и его хватало на все что в комнате кроме компа, освещение, благо все либо на светодиодах, либо энергосберегающие, холодильник тоже тянет, у него только в момент пуска под 600 ватт скачок, а потом не больше 60.
Но проблема с этим APC такая, что он постоянно портит свои встроенные аккумы, которых там пара последовательно увеличенных на 12ач каждый, сменил уже комплекта три и решил попробовать к нему снаружи автомобильные пару, они в разы дешевле самых маленьких упсовых специальных. А емкость выдают больше. Но тут снова проблема. Всплыла причина, по которой упс портил свои батареи — завышенное напряжение поддержки. Полностью заряженные батареи он постоянно лупит больше 13в. Так что родные батарейки тупо сохнут, а внешние автомобильные — кипят. Читал, что как то хакерскими метожами можно умудриться отрегулировать эти параметры, которые программно производитель не дает крутить, но попробовать не успел. В итоге в процессе экспериментов с внешними аккумами этот упс благополучно издох и туда ему и дорога. Взамен был куплен новосибирский a-electronica, у которого все параметры элементарно снаружи кнопочками регулируются. Так что теперь у меня эта веселая пара очень хорошо себя чувствует. В моменты глюков в сети все спокойно переключается на батарейки, спокойно заряжается и потом поддержка стоит на уровне нормальной заряженной батареи — 12,7 — 12,8.
А когда покупал эти батарейки, в магазине принимали старые в зачет стоимости, точнее, принимали по весу старые, а у меня их накопилось таких полудохлых уже довольно много, замучился заряжать, ну я их все туда и свез, так что в итоге мне один из двух новых вышел бесплатно.
А потом слегка пожалел, потому что стали попадаться статьи, о том, что можно было попробовать десульфатировать уставший аккум. ну да благо у меня еще осталась пара не очень свежих, на которых можно поэкспериментировать.
О конкретных замерах увеличения емкости пока говорить рано, ибо наработок пока нет, и говорить не очем

сейчас пока о самом методе.
Готовые десульфататоры (десульфаторы) работаю по принципу цикличного разряда заряда с большой частотой. Аккумулятор просто туда сюда очень понемногу гоняется на заряд разряд и гранулы сульфата понемногу таким образом рассасываются. Весь вопрос в правильном подборе тока и длительности импульса.
А так же есть умные зарядки, которые в последней стадии заряда так же подают импульсами ток, таким образом, либо достигается десульфатация, либо просто для поддержки малым током, чтобы избежать кипения

У моего зарядника такой функции нет, поэтому я решил попробовать из подручных средств соорудить примочку для организации импульсной зарядки, а так же и циклической зарядки-разрядки
для этого просто в параллель к аккумулятору вешается нагрузка, потребляющая ток вдвое меньше тока заряда. В итоге в период заряда поовину тока отберет нагрузка, а половина достанется аккумулятору. А когда цикл заряда будет на моменте отключения, тогда нагрузка будет с таким же током разряжать аккумулятор
Конечно по энергопотреблению это неэффективно, ведь 2/3 энергии у нас будет постоянно уходить на тепло в нагрузке. Правильнее создать схему, которая с определенным током будет включать заряд, одновременно отключая балластную нагрузку. Но в нашем случае ключевой задачей будет простота.
Так, например эту же самую задачу люди исполняли на основе самой обыкновенной релюшки поворотника, Частоту моргания которой можно регулировать, если открыть ее и разобравшись в электронике, изменять параметр какого нибудь резистора. Еще проще с этой целью использовать обычную пятиконтактную релюшку, которая сама себя переключает через конденсатор, подбором которого так же регулируется частота. такие схемы тоже есть в достатке. Мне не нравится, что релюшки громко щелкают. У меня все стоит на балконе дома и ночью сильно мешает спать, да и днем постоянное щелкание сутками прилично раздражает.
Значит надо использовать электронику. Есть схемы десульфататоров для повторения на базе счетчика 555 например, но тут уже любой автомобилист вряд ли сможет с наскоку это реализовать. Электроная схема должна быть такой, чтобы быть не сложнее схемы автомобильного зажигания, с которой мы автолюбители худо бедно как то справляемся. И тут я наткнулся на одно видео, в котором товарищ построил на автомобильных комплектующих простую схему высоковольтного разрядника, на базе катушки зажигания, свечи, коммутатора, а вместо источника импульсов — трамблера он взял компьютерный вентилятор с трехжильным проводом. Третий провод у него как раз датчик холла для индикатора оборотов.
А я тут некоторое время балуюсь с ардуиной. уже несколько игрушек сделал, машинки c управлением на ик пультах, управление домашним освещением с такими же пультами, ну и прочие безделушки.
Самая первая программа, которую осваивает начинающий ардуинщик — blink. Она имеется в наборе примеров и начинают как раз всегда с нее, для этого даже не надо ничего собирать, на борту ардуины уже есть светодиод, которым эта программа и моргает. Он дублирует 13 ногу ардуины.
В моем мозгу сразу скомпоновалась схема, в которой вместо датчика холла будет моргать своим 13 светодиодом ардуина, а вместо ВВ катушки на выходе будет стоять мой старый зарядник и заряжать аккум
коммутатор все это дело трансформирует из слаботочных импульсов в мощные силовые. Его пришлось привинтить на компьютерный кулер, ибо мощности в моем случае на коммутаторе стало выделяться поболе, чем в системе зажигания.
Если в доме уже имеется ардуина, и к ней хотя бы минимальный опыт моделирования
А в гараже откопается старый ненужный коммутатор от жигуля, таким образом, больше ничего не потребуется, чтобы собрать простейший импульсатор для старой обычной зарядки аккумулятора
Если вы не знаете, что такое ардуина, конечно специально ради такой затеи с ней разбираться вряд ли стоит. Хотя может и стоит, с чего то ведь надо начинать — ардуина забавная штука, позволяет с минимальными познаниями радиотехники реализовывать очень сложные на первый взгляд проекты.
очень похоже на лего механикс. Только раз в 100 дешевле
видос:

Читайте также:  Душ для дачи с подогревом своими руками


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:

  • контроллер Arduino;
  • держатель батареи размера AA;
  • NiMH аккумулятор;
  • мощный резистор 10 Ом (минимум 5 ватт);
  • резистор 1 МОм;
  • конденсатор 1 мкФ;
  • MOSFET транзистор IRF510;
  • датчик температуры TMP36;
  • источник питания 5 вольт;
  • макетная плата;
  • перемычки.

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.

Читайте также:  Гардеробная из кладовой в хрущевке фото

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.

Печаль. Сдох аккумулятор, незаслуженно забытый зимой в гараже. Я его вынул из мотоцикла, то ли сигнализация сожрала всё, то ли не зарядился в прошлые покатушки. Напряжометр показывал 9В, что есть криминал.

Я принёс батарею домой, отогрел, подключил к заряднику. Зарядник через полчаса показал ОК. Врал. Ничего там не ок. Лампочка ближнего света горела примерно 10 минут и потом быстро перешла в состояние «слабо грею воздух». Аккумулятор 6Ач, лампочка 55Вт.

Не покупать же новый аккумулятор? Зима, время есть. Есть ардуина даже и коробка всяких чипсов из Китая. Зря пылятся там что ли?

В далёкой советской армии 30 лет назад я проходил курс ухода за аккумуляторами. Основное отличие его от инструкций 21 века было таким: батарея должна проходить серию циклов заряда и разряда. Без этого, сколько её в заряднике не держи, какой бы он ни был умный, она сдохнет.

Теория процесса нагугливается легко. Практически же надо разрядить небольшим током в несколько ампер до 10.8В, а потом зарядить до упора. И так несколько раз. Смотреть на лампочку быстро наскучило и я нарисовал схему прибора.

Так как я не профессиональный реаниматор батареек, я собрал всё кое-как. Ну, как положено любителю ардуины.

Так как я оказался в этой ситуации не один, я оформил проект на гитхабе, чтобы другие тоже могли пользоваться, и даже положил туда красивую схему, нарисовав её в easyeda.com

Аналоговые ноги считывали напряжение и ток, потенциометр делил напряжение аккумулятора примерно на три. При падении напряжения ниже 10.8В включался заряд, при превышении 14.5В разряд. И так три раза. Потом батарея заряжалась и разряд уже не включался.

Запускался процесс кнопкой или автоматически после полного заряда. Самый дохлый из аккумуляторов заряжаться не хотел до упора и только зря грелся. Я его пинал кнопкой несколько раз, потом процесс пошёл.

Был в коробке амперметр, я применил его для подсчёта ёмкости батарейки при разряде. В процессе цикла в терминале было видно:

  • Текущий заряд в Ач.
  • Текущий разряд в Ач.
  • Ток в А.
  • Напряжение в В.

При переключении режима, соответственно было видно конечная величина Ач для предыдущего процесса. Так же выводилось время, затраченное на цикл.

Всякие дисплеи я не прикручивал, наблюдал за процессом с терминала через usb/serial.

В итоге, оба аккумулятора ожили и показали приличные амперчасы примерно соответствующие своим номиналам, что было даже удивительно для их возраста.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Что делать с усталым аккумулятором?

Читают сейчас

Похожие публикации

  • 6 августа 2013 в 07:28

Maha MH-C9000 — анализатор, заряжатор и восстановлятор для Ni-MH/Ni-Cd аккумуляторов

5 практических советов по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов

Умная зарядка Kweller X-1800. Заряжаем никель правильно

Вакансии

AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Комментарии 56

Лампочка ближнего света горела примерно 10 минут и потом быстро перешла в состояние «слабо грею воздух».

В идеале надо выведать (отреверсить) логическими анализаторами алгоритмы работы чудо-мега-зарядных устройств А.Сороки с "электротранспорта" и повторять их, а уж кто чем сможет — дело 10-е.
Тот человек не один акк препарировал и много лет "в теме". На его эгоистично-коммерческие интересы "забить" ради общего блага и уменьшения числа свинцовых отходов-переплавок.

на самом деле есть сайт, где все измышления автора более-менее систематизированы

[offtop] Так, я уже запутался. Железячники и DIY обитают на гиктаймсе или здесь? Если на гиктаймсе, то как переводить статьи и предупреждать пользователей по тегам? Если здесь, то почему статьи по умному дому не переносят на хабр? Если и там, и там, то нафига вообще нам сдалось это разделение? Сломать к чертям четвёртую стену! [/offtop]

Надо бы собрать дома на коленке из палок и гсоплей и потренировать аккумуляторы от безперебойников. Какие могут быть подводные камни, что нужно читать на корпусах?

Железячники и DIY обитают на гиктаймсе или здесь?

На гиктаймсе обитают злые и надменные железячники, пишущие туториалы со словами "жопа", "по мимо" и т.д., разговаривают матом в комментах и минусуют за попытки выразить несогласие.

"Три буквы знает — назначаем бригадиром" :)

Сайт без кнопки "пожаловаться на комментарий" или коллективного исправления опечаток (Ctr+enter, орфусом) скатится "ниже плинтуса".

На хабре обитают злые рерайтеры и переводчики, которые, с позволения сказать, посредственно переводят программистские тексты и набрасывают постцы для розжига застывших доменных печей. (Не путать с доменными именами!) А про тег «политика» и говорить страшно. Мне, например, непонятно, почему рейтинг комментариев под постами этой тематики вообще до сих пор учитывается.
После таких шедевров, слово «жопа» выглядит по детски милым. Как первоклашка, выучивший плохое слово и пугливо его выкрикивающий.

Сайт без кнопки «пожаловаться на комментарий» или коллективного исправления опечаток (Ctr+enter, орфусом) скатится «ниже плинтуса».

«Все эти стоны один-в-один напоминают те, что были, когда появилась семёрка, а до неё так же (да больше, больше!) страдали от ХР»
Bedal

Увы и ах, если 10 лет назад скачать последнюю студию могли позволить себе только те, кому она была действительно нужна (у меня на тот момент исошник качался больше 8 суток), сегодня любой дошкольник может скачать юнити и по урокам на тытубе делать «игры». Или купить ардуину, которая стоит у китайцев примерно как двухлитровая кола или у нас как хеппи мил. Соответственно, из «элитарного» программирование, а вслед и ресурс, стали «массовыми». И это хорошо. Плохо, что он развивается ретроградскими методами: вместо введения шкалы сложности статей, нормальной системы создания и сопровождения обучающих материалов и путного расширения песочницы сайт поделили на три куска по совершенно непонятным критериям (точнее, хотели разделить новости, программирование и железяки, но получилось так, что лучше бы им откатиться назад до упора и просто усложнить иерархии хабов). Неразбериха от этого стала ещё больше, недовольство стало ещё больше, качество стало ещё хуже. Будем держать руку на пульсе кнопке F5.

Читайте также:  Домик для детей своими руками шаблоны

P.S. Сорян, Bedal, твой коммент уж очень в тему всплыл, не смог удержаться.

Приведённую схему красивой может назвать только художник, и то только потому что использовано больше одного цвета. На самом деле, с инженерной точки зрения схема очень запутана и некрасива. Аккумулятор находится где-то в середине схемы, расположенный самым неудобнейшим образом. Он вообще должен быть изображен в самой правой части схемы логически отделённый от неё как внешний элемент, через клеммы.
Точно так же, изобразить источник питания схемы(зарядное) — в виде клемм в ЛЕВОЙ части схемы.
Общий провод должен быть в самой нижней части схемы, простота схемы вообще позволяет обойтись без вынесенных значков земли.
У изображённой ардуины убрать все неиспользуемые выходы, датчик тока вообще обозначен непонятным чёрным ящиком, и понять что это датчик тока можно только по косвенным признакам.
Логически все входные сигналы расположить в левой части модулей, а выходные в правой. Но есть и исключения — датчик тока таким образом расположить будет крайне неудобно, поскольку контролируемая цепь находится в правой части схемы, и для него делается исключение.

Схема должна быть понятной и очевидной. Да и упущен вопрос питания самой ардуины, там наверно ещё и DC-DC конвертор имеется с 12В в 5В? Который не изображён на схеме…

Да, разные цвета на схеме для компонентов и проводов предназначены лишь для удобства редактирования схемы, но «выходной документ» должен быть черно-белым.

А кстати, где-то на просторах интернета видел информацию о том что лучший алгоритм десульфатации — это те же заряд-разряд но с периодом в 20-40мс и скважностью 10 к 1.

Как-то вот так схема должна выглядеть.

Под рукой правда редактора не было, пришлось обойтись Спринтом.

про способы заряда аккумуляторов можно почитать на форуме электротранспорта…

правда там автор уже нашел алгоритм и теперь занимается его усиленным шифрованием (чтобы не повторили) и предложением купить готовый зарядник…

правда самое полезное в его постах — это объяснение химии процессов заряда/разряда… — думаю многим было бы полезно почитать

это не правильный путь…

почитайте форум электротранспорта, там Сорока давал инфу по процессам проходящих в аккумуляторе…
процесс кипячения тоже можно прогнозировать и давать паузы между зарядными импульсами (что зарядки сороки и делают) чтобы электролит перемешивался…
в общем у него там много полезной информации по химии и процессах проходяших в аккумах

Мне в подобной ситуации повезло больше — подопытный аккум продержался еще целый сезон, исправно вращая богатырский Втыкс, а в перерывах между покатушками заполняя тусовку добрым старым роком из колонок. И в конце концов благополучно уехал к новому хозяину вместе с мотоциклом.

Началось с того, что я при ремонте совершено лохообразно забыл аккум на балконе, где он простоял всю ночь при -30ºС. По возаращении и отогреве он показывал абсолютный ноль и, если бы на дворе было лето, я бы понес неотвратимое материальное наказание, купив новый. Но на дворе была зима и торопиться было некуда.

Понятно, что в таких обстоятельствах отморозок напрочь отказался брать хотя бы какой-то заряд: его внутреннее сопротивление возросло настолько, что даже уважаемый среди автолюбителей Кедр не смог за двое суток даже дернуть стрелкой. Почитав про устройство гелевых аккумуляторов я решил извратиться.

Необслуживаемая Yuasa оказалась вполне себе обслуживаемой — если где надо подковырнуть и что надо отколупать. Далее моему взору явились совершенно голые в верхней части пластины, отчего я было опечалился, но решил довести свой коварный план по сбережению части семейного бюджета до конца.

План же состоял в следующем:

  • прежде всего долить дистиллированной воды, закрыв пластины
  • замерить плотность (этот пункт так и не был выполнен из-за отсуствия ареометра подходящих габаритов)
  • подсоединить источник напряжения, взбодрив реакцию возле поверхности пластин
  • подержать так пару дней
  • затем снова попытаться вернуть бедолагу к жизни «кедровыми» импульсами.

Т.к. бедный отморозок по причине полного отсутствия реакции отказывался показывать хоть какое-то напряжение, пригодное для работы Кедра, необходимо было попытаться эту реакцию как-то запустить, приложив напряжение от другого источника. Источником стал полуживой аккум от ИБП, впрочем державший без нагрузки что-то около 11 вольт. Нагрузка в нашем случае и не предвиделась, а заставить ионы немного побегать вполне хватило и этого.

На третий день отморозок весело и бодро светил 20-ваттной лампой стоп-сигнала в течении пары часов, а через неделю тренировок спокойно держал ее до утра. Он был наверняка смог пробудить Втыкс после зимней спячки, если бы я не забыл открыть бензокран… но пришлось звать на помощь Эскаладу с ее неисчерпаемой (по мотоциклетным меркам) энергосистемой.

Но до конца сезона бедолага все же дотерпел. Новый хозяин мотоцикла мой знакомый и весной будем посмотреть что же от него осталось.

Надо заметить, я бы не поверил истории с поднятием разряженного в ноль аккумулятора, если бы она не произошла со мной. Но видимо пацаны из Yuasa не зря кушают свои роллы…

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector