Блок зарядного устройства
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
Введение
Главной проблемой всех зарядных устройств является определение момента окончания зарядки.
В простейших ЗУ зарядка аккумуляторов осуществляется небольшим током, и момент её окончания определяется по прошедшему времени. Это так называемая капельная зарядка. В этом случае передержать аккумулятор не страшно, но такая зарядка занимает весьма продолжительное время (около 15-20 часов).
Большинство производителей Ni-MH аккумуляторов приводят характеристики своих аккумуляторов для случая быстрой зарядки большим током, равным по численному значению ёмкости аккумулятора (если ёмкость аккумулятора равна 1000 мА/ч, то ток зарядки составит 1000 мА). Умное зарядное устройство должно оценить условия и принять решение о допустимости быстрого заряда. Считается, что быстрый заряд можно использовать только в диапазоне температур 0…+40C и при напряжении на аккумуляторе 0.8…1.8 В. КПД процесса быстрой зарядки очень высок (порядка 90%), поэтому аккумулятор нагревается слабо. Однако в конце зарядки КПД этого процесса резко падает и практически вся подводимая к аккумулятору энергия начинает превращаться в тепло. Это вызывает резкий рост температуры и давления внутри аккумулятора, что может вызвать его повреждение. И хотя для современных аккумуляторов взрыва, скорее всего, не последует, просто откроются вентиляционные отверстия, и часть содержи-мого аккумулятора будет безвозвратно утрачена. Поэтому при быстрой зарядке аккумулятора очень важно зарядку вовремя прекратить. К счастью, в режиме быстрой зарядки есть довольно надежные критерии, по которым зарядное устройство может это сделать.
Для Ni-Cd аккумуляторов критерием окончания зарядки являлось снижение напряжения примерно на 30 мВ (на каждый аккумулятор). -dV- это самый быстрый метод, он хорошо работает даже с частично заряженны-ми аккумуляторами. Если, например, установить на зарядку полностью заряженный аккумулятор, то напряжение на нем начнет быстро расти, затем довольно резко падать. Это вызовет окончание зарядки.
Для Ni-MH аккумуляторов этот метод работает не столь хорошо, потому что падение напряжения для них менее выражено. При небольших токах зарядки максимум напряжения вообще может отсутствовать. При повышенных температурах максимум напряжения также несколько смазы-вается. Слабое падение напряжения в конце зарядки вынуждает повышать чувствительность, что может привести к досрочному завершению быстрой зарядки из-за помех.
Иногда для Ni-MH аккумуляторов вместо метода -dV используют метод dV=0, когда вместо падения напряжения детектируют плато на профиле напряжения. Критерием конца зарядки в этом случае служит постоянство напряжения на аккумуляторе в течение, например, 10 минут.
Одновременно с падением напряжения в конце зарядки начинает расти температура и давление внутри аккумулятора. Поэтому конец зарядки можно определить по возрастанию температуры. Либо устанавливают абсолютный порог температуры (что ненадёжно, так как ЗУ должно работать при различных температурах), либо используют не саму температуру, а скорость ее изменения dT/dt. Считается, что при зарядном токе, численно равном ёмкости аккумулятора, процесс зарядки нужно завершать, когда скорость роста температуры dT/dt достигнет 1C/мин. Нужно отметить, что при меньших токах зарядки скорость роста температуры почти не меняется и этот критерий использовать нельзя.
В данном курсовом проекте разрабатывается блок ЗУ, лишённый всех перечисленных выше недостатков. Блок ЗУ предназначен для одновременной независимой зарядки от одного до четырёх Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторов типоразмера АА стабильным током 0,5 А. При установке аккумулятора блок ЗУ измеряет его температуру, и когда температура повысится на восемь градусов относительно измеренной первоначально, зарядка соответствую-щего аккумулятора прекратится. Таким образом, для определения момента окончания зарядки здесь применяется не абсолютный, а относительный порог температуры, что делает качество зарядки независимым от темпера-туры окружающей среды. Кроме того, если при подключении аккумулятора его напряжение составляет больше 1 В, то производится его предварительная разрядка, что увеличивает срок службы батареи.
Блок ЗУ выполнен в небольшом удобном пластмассовом корпусе. Предельная простота эксплуатации и полнота предоставляемой информации о процессе зарядки делают данное устройство весьма привлекательным и конкурентоспособным.
1. Конструкторский анализ электрической схемы
1.1 Принцип работы
Нам задана электрическая схема блока. Опишем принцип её работы.
Блок ЗУ предназначен для одновременной независимой зарядки от одного до четырёх Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторов типоразмера АА стабильным током 0,5 А. Его основой является микроконтроллер DD1, кото-рый обрабатывает информацию, поступающую от узла измерения темпера-туры, собранного на датчиках DS1621, и выводит информацию о протекаю-щих процессах на узел индикации. Микроконтроллер DD1 также контроли-рует напряжение на аккумуляторах, подключаемых к контактам ХS5-ХS12, и управляет четырьмя зарядно-разрядными ячейками, собранными по одинако-вой схеме. Каждая из них состоит из стабилизатора тока на микросхеме 1DA1 с токозадающим резистором 1R2, электронных ключей на транзис-торах 1VT1-1VT3, индикатора разрядки на светодиоде 1HL2 жёлтого цвета свечения и индикатора зарядки на светодиоде 1HL1 красного цвета свечения.
В режиме зарядки открываются транз?/p>