Skip to content
 

Вольтметр – Амперметр – Зарядное устройство

Да! Вы почти угадали. Это почти продолжение проекта Двухдиапазонного вольтметра. Схемотехника похожа, мега все та же, индикатор тот же. Но пожалуй на этом сходства и заканчиваются. Для краткости будем далее называть это устройство AVCharger. На этот раз идейным вдохновителем данного устройства стал Pavellll с форума Радиокота. Кстати о Радиокоте – одну мою работу многие из вас там уже видели. Ничего не имею против этого достойного сообщества кото- и радиолюбителей, но последний юмор администрации, мол чья-то присланная работа уже два месяца как лежит, при этом обновления с работами чем дальше, тем реже… Нет уж, увольте – это ниже моего достоинства. Да и котов я как-то не очень, больше собак люблю.
С лирическим отступлением пожалуй все. Теперь схема:

Добавлен узел измерения тока на OP1, добавлен узел преобразования 5в в -5в, это нужно для питания прецизионного ОУ, да и добавит линейности в нижней части измерений вольтметра. Преобразователь может быть заменен на минусовой маломощный стабилизатор типа 79L05, если в устройстве куда встраивается AVCharger  уже присутствует двухполярное питание. Также добавился двухцветный светодиод, буззер (обычный, без встроенного генератора), четыре кнопки, выходы Charge i Discharge для управления реле. Примерная блок-схема для встраивания AVcharger в какой-то блок питания, зарядное устройство ниже:

Как вы уже поняли, функции вольтметра остались прежними, 0…100 в, разбитых на два поддиапазона – 0-10в, 10-100в, методика настройки входных усилителей и ИОН описана в Двухдиапазонном вольтметре. Здесь значение ИОН то же, 2.5…2.6в, резистор который нужно подобрать для нижнего диапазона R11, для верхнего R17. Ток измеряется в диапазоне 0.01 … 9.99 А. В качестве шунта использован кусок в виде полукольца (ровно согнуть не получилось) нихромовой спирали толщиной около 1.0мм и длиной 5мм (см.фото ниже). На ходовых испытаниях при токе в 3-4А шунт даже не пытался нагреться. Резистором R1 выставляется ноль на выходе ОУ при отсутствии тока, резистор R3 (коэффициент усиления ОУ) подбирается значение соответствующее показаниям эталонного амперметра. И смею вас уверить – с линейностью и точностью у такого схемного решения все в порядке, особенно по сравнению с “промышленным” китайско-макеевским цЫфровым амперметром. Показания амперметра вызываются кратковременным нажатием кнопки “amper”. Показания держатся около трех секунд. Для желающих отказаться от функций зарядного устройства и оставить только вольтметр – амперметр – нужно выкинуть три лишних кнопки, вместо кнопки “amper” можно поставить переключатель, низкий уровень на PB4 переведет прибор в режим показания тока , но не годится для режима зарядного устройства. Также лишними будут цепи управления реле, светодиод, буззер и его обвязка. Отдельную схему рисовать не стал – сами догадаетесь – ломать не строить. Прошивка та же. Для вольтамперметра желательно зашить еще и память EEPROM- там отключены пороги срабатывания заряда-разряда (см.ниже). У меня конструктивно выполнено на двух платах цифровая часть отдельно, аналоговая отдельно.

Если вы все же собрались эксплуатировать данное изделие по полной программе и как зарядное устройства тогда опишу идеологию работы. Могу предположить, что у вас уже есть регулируемый БП, причем желательно с регулируемым ограничением тока тоже (желательно в основном для заряжаемого аккумулятора а не для данной схемы). Также предположу, что вы организовали какую-то нагрузку для разрядки аккумулятора и собрали все как на блок-схеме указанной выше. При первом включении AVCharger не имеет запомненных порогов заряда-разряда а просто сразу переходит в режим вольтметра. Если вы собираетесь заряжать аккумулятор, нужно просто выставить нужный порог срабатывания установив на выходе блока питания требуемые вольты и запомнить этот порог длинным нажатием кнопки “зарядка”. Если будет проводиться циклическая зарядка – разрядка, то нужно таким же методом запомнить порог разрядки аккумулятора. Кнопкой cycle выбираете кол-во циклов от 0 до 99, по умолчанию 0.  Количество циклов можно добавить в процессе работы. Далее запускаете цикл в нужном направлении – зарядки или разрядки. Окончанием цикла считается состояние “заряжено” аккумулятора, поэтому имейте ввиду, что запуск разрядки со значением циклов 0 – просто разрядит, аккумулятор, со значением 1 – разрядит а потом зарядит, а вот запуск зарядки с значением циклов что 0, что 1 – зарядит аккумулятор один раз. Вполне логично. Короткое нажатие кнопки зарядка или разрядка запускает или останавливает процесс в нужном направлении.

Функции двухцветного светодиода:
Cветодиод не горит – в памяти нет значений ни зарядки ни разрядки. Запуск этих функций невозможен.
Светодиод мигает красным – в памяти есть значение “разряда” аккумулятора.
Светодиод мигает зеленым – в памяти есть значение “заряда” аккумулятора.
Светодиод мигает поочередно двумя цветами – в памяти есть оба необходимых значения.
Светодиод горит зеленым – идет процедура зарядки
Светодиод горит красным – идет процедура разрядки
Мигает семисегментный индикатор – процедура завершена.

Длинное нажатие сначала кнопки “зарядка”, потом удерживая ее – “разрядка” – приведет к обнулению значений, так называемый сброс. Его рекомендуется проводить сразу после первого запуска устройства, либо запрограммировать соответствующий файл EEPROM при отсутствии кнопок (см. ниже). AVCharger перед сбросом пищит четыре раза – два длинных и два коротких. Ток заряда и разряда можно проконтролировать и настроить (если есть такая возможность) кратковременным нажатием на кнопку “amper”, как я уже и писал выше. Вся последовательность процесса и пороги “зарядки” – “разрядки” сохраняется в EEPROM и при пропадании питания и его последующем появлении работа возобновляется с того же места. Т.е. если вы эксплуатируете данное устройство, как зарядник автомобильного аккумулятора – можно смело бросать его включенным в гараже и не бояться подвоха со стороны электриков. Правда для этого нужно быть уверенным в надежности источника питания. Во избежание возникновения перегрузки/переполюсовки  и/или пожара в цепь BAT+ имеет смысл ввести хотя бы плавкий предохранитель.

Фуз-биты для программирования МК:

Файлы:
Схема в Splan7
Плата в SprintLayout5
Прошивка для индикатора с общим анодом
Прошивка для индикатора с общим катодом
Прошивка EEPROM

Продолжение следует…

23 Comments

  1. василий сказав:

    очень интересно.хотелось-бы повторить,но останавливает то ,что я использую MEGA8 в DIP корпусе,а применительно к ней необходимы изменения в схеме и прошивке.не могли бы помочь в этом вопросе?

    • electra сказав:

      Как Вы сами видите, использована ножка ADC7 из тех, что нет у меги8 в DIP. А вот свободных нет. Т.е. для того чтобы запустить этот проект на меге8 в ДИПе, придется от чего-то отказаться. Первое, что приходит на ум – это светодиод. Хотите? Перенести ADC7 на скажем, PC2 и отключить светодиод – программно не составит особенного труда – исчезнет довольно полезная индикация. C QFP32 у Вас совсем никак не получится? Он довольно просто паяется.

  2. василий сказав:

    еще раз внимательно разобрался со всеми функциями прибора.Да ,вы правы,придется собрать на неудобном для меня корпусе МК.Сасибо.

    • electra сказав:

      Я Вам на указанную почту отвечал в развернутом виде. Там и возможный вариант для DIP. Почитайте, может не все так плохо.

  3. 777Andrej сказав:

    А можно сузить диапазон
    0-999мА ?

    • electra сказав:

      Можно, почему нет. Порядок действий такой:
      1. Определяетесь какую версию будете собирать.
      2. Собираете и отлаживаете подобрав соответственно шунт (Rш) и возможно уменьшив коэффициент усиления ОУ (R3). На запятую внимание не обращаете (будет светиться 0.01…9.99А).
      3. После того как сделаете – отпишитесь – я сделаю “персональную” прошивку (уберу запятую).

  4. Alexandr сказав:

    а можно ли выложить пару фоток девайса версии 1.1
    А то, на монтажке нет номиналов элементов и я кажись запутался)))

  5. Alexandr сказав:

    Большое спасибо, нашел))
    Резистор R15 на схеме 150К, а на монтажке 10К кто прав ?))

  6. Alexandr сказав:

    и некоторые другие номиналы на схеме не совпадают с номиналами на монтажке..)) что брать за основу?))

  7. Гена сказав:

    Добрый день. Какое напряжение на входе Mega8 соответствует максимальному показанию 9.99? Хочу повторить девайс, в качестве датчика тока думаю использовать ZXCT1081E5TA.

    • electra сказав:

      1024 отсчетам АЦП соответствует фактическое напряжение на AREF (что-то около 2.5в). 9.99 – это 999 отсчетов. Дальше посчитать несложно. Ну либо приводите к примерному значению 2.5в, а дальше подгонять шунтом или делителем на выходе ZXCT1081

  8. Гена сказав:

    Добрый день! Хочу прояснить для себя ещё один момент. Почему Вы не используете в проекте
    внутренний источник опорного напряжения 2.56 вольт микроконтроллера, например, как здесь:
    http://www.avrlife.pp.ua/project/104-voltmetr-termometr-i-chasy-na-mega8.html
    С чем это связано? Возможен ли вариант прошивки под внутренний источник?
    В программировании мои познания заканчиваются на уровне установки “галочек” в окне программы
    прошивки:)
    Планирую развести плату с помощью TopoR-а, как можно меньших размеров.
    Каждая “лишняя” деталь на счету..

    • electra сказав:

      Да бог его знает… Не использую. Когда-то давно решил, что так будет лучше. Плодить прошивки по таким поводам тоже смысла не вижу. Хотите экономить выбрасывайте – R41 R42, соединяйте REF с катодом. Так или иначе все равно точно подгонять делителями. Больше будет всего лишь на один корпус SOT23. Не так уж и много.

  9. Гена сказав:

    Хочу обратить Ваше внимание на тот факт, что температурный дрейф ИОН-а на TL431 больше,чем у внутреннего ИОН-а меги.Стоит ли усложнять конструкцию ухудшая при этом её параметры?

    • electra сказав:

      Мотивируйте Ваше высказывание цифрами и номером странички из даташита/апноута ATMEL.
      Именно отсутствие ВНЯТНЫХ характеристик внутреннего источника образцового напряжения для ATmel и была одной из причин отказа от него. А также остается возможность применения источника Vref более высокого класса.

  10. Гена сказав:

    Для меги: “The internal 2.56V reference is generated
    from the internal bandgap reference (VBG) through an internal amplifier”.
    [url=http://piccy.info/view3/3063057/18733137ad1f32a7088bd60fc63501a5/][img=http://i.piccy.info/i7/3a67292d76f9f6ba350429b2bee51dd8/1-5-8325/60940968/33_500.jpg][/url]
    Для TL431,432:
    [url=http://piccy.info/view3/3055687/954d29904996f35bd6291980eac7db31/][img=http://i.piccy.info/i7/91a7ff4e1fa049fae735eddb3d5bec1c/1-5-8263/87679/22_500.jpg][/url]
    Температурный дрейф ИОН-а на TL431 больше примерно в 2 раза, чем у внутреннего ИОН-а меги. В этом легко убедится, взяв в руки калькулятор и сравнив оба графика.

    • electra сказав:

      Разницу по графикам в диапазоне температур 0…50в я бы определил как примерно 10мв для TL431 и 4…5мв для mega8.

      Но читать внимательно и вникать Вы судя по всему не хотите: The internal 2.56V reference is generated
      from the internal bandgap reference (VBG) through an internal amplifier. Т.е. еще происходит усиление внутренним ОУ в два раза. Вместе с дрейфом, само собой. В точке Vref мы уже имеем теоретически такой же дрейф как и у TL431. А практически….

      А практически мы не знаем параметров того самого ОУ, на корпус мега8 будет влиять значительно больше температурных факторов чем на отдельный корпус TL431. Да и уж лучше знать параметры (и иметь гарантии этих параметров на все устройство).

      Так что ничего он не лучше внутренний Vref. Проще – да.

  11. Гена сказав:

    Мои оценки в диапазоне 25-85 градусов (реальная возможная температура внутри БП):
    для TL431 – 10mV, для меги 4mV*2=8mV. Согласен, в 2-раза я “загнул”.
    На корпус мега8 будет влиять значительно больше температурных факторов чем на отдельный корпус TL431? Нет, у нее практически постоянная нагрузка. Впрочем, все равно буду просить Вас о варианте прошивки для внутреннего ИОН-а меги на мой электронный адрес.:)
    З.Ы. Я читаю по “ангицки” 🙂

  12. Jeelman сказав:

    Если я правильно понимаю в режиме разряда батареи напряжение на измерительном сопротивлении поменяет полярность относительно напряжения в режиме заряда. Или АЦП меги может работать и с отрицательными значениями?

    • electra сказав:

      Все правильно понимаете. Нет, не умеет. Расчет на то, что в момент разряда основной контролируемый параметр напряжение, а ток знать не очень и нужно, потому как по идее собирающий схему позаботился о разряде стабильным током. Например это может быть LM317 в режиме стабилизации тока подключаемая к аккумулятору исходя из высокого уровня на выходе dischg.

  13. Jeelman сказав:

    Понятно. Значит можно сделать входную часть как в вашем авометре – резистивный делитель для вольтметра + амперметр на оу с однополярным питанием (у меня кстати хорошо работает LM358 с шунтом 0,033 Ома).

Leave a Reply