Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
TestoTesto
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zabezpieczenie akumulatora żelowego na Attiny13

gapa137 01 Lis 2016 23:34 12147 32
  • Zabezpieczenie akumulatora żelowego na Attiny13
    Witam.
    Wykonałem proste zabezpieczenie akumulatora żelowego. Układ działa na Attiny13A, program napisany w Bascom. Diody pokazują napięcie akumulatora, zielona powyżej 11.5V, żółta 10.5V - 11.5V, czerwona poniżej 10.5V. Oczywiście zakres można dowolnie zmienić w programie. Poniżej 10.5V następuje rozłączenie tranzystora. Użyłem mosfeta 95N03 (LOGIC N-Channel MOSFET) - takie lub podobne występują na płytach głównych komputerów. Można zmienić dzielnik rezystorowy i wartości ADC w programie i zastosować do zabezpieczenia innych akumulatorów. Należy zastosować przewody o odpowiednim przekroju, widoczne na zdjęciu są tylko do testów. Schematu nie posiadam, gdyż od razu robiłem PCB. Wymiary PCB 30x30 mm.
    Zabezpieczenie akumulatora żelowego na Attiny13 Zabezpieczenie akumulatora żelowego na Attiny13

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    gapa137
    Poziom 11  
    Offline 
    gapa137 napisał 52 postów o ocenie 25, pomógł 0 razy. Mieszka w mieście zielonka. Jest z nami od 2006 roku.
  • TestoTesto
  • #2
    Użytkownik usunął konto
    Użytkownik usunął konto  
  • TestoTesto
  • #3
    SylwekK
    Poziom 30  
    Z tego co widzę po płytce to mimo rozładowania akumulatora część badająca jego stan nadal jest zasilana, a to powoduje dalsze rozładowanie i w efekcie zniszczenie akumulatora jeśli w odpowiednim czasie ktoś nie zauważy, że jest już sygnalizowane rozładowanie.
  • #4
    gapa137
    Poziom 11  
    Witam.
    Akumulatorów używam do zasilania dużej latarki i wkrętarki akumulatorowej.
    Oczywiście układ cały czas obciąża akumulator, wystarczy zastosować mały włącznik na przewodzie (-) zasilania układu, który będzie jednocześnie włącznikiem zasilania a do odbiornika poprowadzić bezpośrednio od akumulatora minusowy przewód o odpowiednim przekroju.
  • #5
    maras77
    Poziom 20  
    Układ oparty na uproszczonym modelu rozładowania akumulatora i w skrajnych wypadkach, na zaprogramowanych parametrach rozłączy naładowany akumulator (duży prąd) lub pozwoli go zniszczyć przez zbyt głębokie rozładowanie (prąd w mA).

    Musisz ustawić napięcie odcięcia wg. wykresu dla twojego akumulatora i prądu rozładowania w twojej aplikacji.

    Przykładowy wykres:
    Zabezpieczenie akumulatora żelowego na Attiny13
  • #6
    SylwekK
    Poziom 30  
    Możesz też rozwinąć nieco program i dodać opóźnienie rozłączenia obciążenia powiedzmy po utrzymującym się przez 5-30s niskim stanie akumulatora. Dzięki temu chwilowy impulsowy spadek napięcia, który pojawia się zazwyczaj w momencie włączenia nie spowoduje natychmiastowego rozłączenia zasilania układu.
  • #8
    Mark II
    Poziom 21  
    A praktycznie, jeżeli akumulator nie jest obciążany bardzo dużymi prądami, wystarczy rozładowanie kończyć na 11V. Poniżej tego progu ładunku pozostaje już niewiele, natomiast zdecydowanie korzystnie wpłynie to na jego trwałość. Znakomita większość akumulatorów "żelowych" to AGM, a te pomimo wielu zalet, nie lubią głębokich wyładowań.
  • #10
    horik
    Poziom 13  
    I pomyśleć, że kiedyś trzeba było używać do tego dwóch-trzech tranzystorów, komparatora na WO albo dwóch (dyskryminator okienkowy dla 3 poziomów)... Teraz wystarczy taka sama kostka (8 pinowa) mikrokontrolera.

    W sumie fajne, bo napięcia można przeprogramować bez zmiany wartości elementów w układzie - dawniej trzeba by było zmienić wartości dzielnika albo użyć potencjometru.
  • #11
    maras77
    Poziom 20  
    horik napisał:

    W sumie fajne, bo napięcia można przeprogramować bez zmiany wartości elementów w układzie - dawniej trzeba by było zmienić wartości dzielnika albo użyć potencjometru.


    I jeszcze była niestabilność w czasie i od temperatury...
  • #12
    lowdrop
    Poziom 8  
    Jeżeli potrzebna jest dokładność rzędu 0.05% to zapewne tak. Ale przyglądam się właśnie mojemu multimetrowi Meratronik V543 - gorący, czy zimny, pokazuje niemal tak samo, nie pływa (pamiętajmy - "4,5" cyfry) - i tak już od 30 lat. Zaś mego znajomego zasilacz INCO, mający również kilka dekad swej kariery, zawierający wzmacniacz błędu w kawałku styropianu (najprostsza izolacja termiczna) i trzyma pod solidnym obciążeniem parametry jak zabetonowany. Ale może do akumulatorów potrzeba dokładności rzędu 0.05%, nie znam się na tym niestety. W takim przypadku przetwornik ADC mikrokontrolera będzie skompensowany termicznie i odporny.
  • #13
    maras77
    Poziom 20  
    lowdrop napisał:
    Jeżeli potrzebna jest dokładność rzędu 0.05% to zapewne tak. Ale przyglądam się właśnie mojemu multimetrowi Meratronik V543 - gorący, czy zimny, pokazuje niemal tak samo, nie pływa (pamiętajmy - "4,5" cyfry) - i tak już od 30 lat. Zaś mego znajomego zasilacz INCO, mający również kilka dekad swej kariery, zawierający wzmacniacz błędu w kawałku styropianu (najprostsza izolacja termiczna) i trzyma pod solidnym obciążeniem parametry jak zabetonowany. Ale może do akumulatorów potrzeba dokładności rzędu 0.05%, nie znam się na tym niestety. W takim przypadku przetwornik ADC mikrokontrolera będzie skompensowany termicznie i odporny.


    Układ analogowy skompensowany termicznie i o stałych parametrach w czasie nie było łatwo zrobić. I nie chodziło o 0,05% tylko o 5%. Nie mówiąc o rozrzucie parametrów elementów i potrzebie kalibracji. Aby zrobić dobry układ trzeba było mieć doświadczenie i tak potrzeba było kilku prób. Twój Meratronik V543 to pewnie setki roboczogodzin doświadczeń, aby zrobić dobry układ. I nie był tani w swoich czasach. Kosztował pewnie w przeliczeniu na dzisiejszą silę nabywczą więcej niż teraz średni oscyloskop cyfrowy.

    A teraz miliony roboczogodzin doświadczenia są utrwalone w kostce krzemu, którą się programuje cyfrowo korzystając z tego dziedzictwa, nawet o tym nie wiedząc. I to jest siła techniki cyfrowej i mikrokontrolerów. Wzniesienie się na wyższy poziom rozwiązywania problemów.
    I dlatego układy cyfrowe są dziś tańsze niż układy analogowe.
    BTW - mam oscyloskop analogowy z końca lat 80-tych, dobrej firmy (Metrix) i muszę go co jakiś czas kalibrować, zaczynając od jego własnego generatora prostokąta, który się też rozpływa w czasie.

    W układzie cyfrowym przynajmniej część odpowiedzialna za czas się nie rozkalibrowuje a w części analogowej jest mniej do kalibracji.
  • #14
    gapa137
    Poziom 11  
    Myślę że ten temat nie dotyczy dywagacji na temat dokładności multimetrów i zasilaczy znajomych, więc mam prośbę, jeżeli już koniecznie coś chcemy napisać, to na temat, np. jak ulepszyć działanie tego urządzenia.
  • #15
    maras77
    Poziom 20  
    gapa137 napisał:
    Myślę że ten temat nie dotyczy dywagacji na temat dokładności multimetrów i zasilaczy znajomych, więc mam prośbę, jeżeli już koniecznie coś chcemy napisać, to na temat, np. jak ulepszyć działanie tego urządzenia.


    To urządzenie - tak jak pisałem -trzeba ustawić poziom odcinania zależnie od obciążenia akumulatora.
    Jak pływałem łódką z elektrycznymi silnikami zaburtowymi to napięcie naładowanego akumulatora spadało poniżej 10 V i to oznaczało, ze jeszcze mam sporo zapasu.
    Wiedziałem, że przy 8,5 muszę zmienić akumulator.

    Aby było lepsze, należało by dodać pomiar prądu na układzie ACS712 lub gotowym module za 12 zł.
    W pamięci należało by trzymać mapę odciąć w zależności od prądu obciążenia.
  • #16
    gapa137
    Poziom 11  
    Zgadzam się, dodanie pomiaru prądu poprawiło by działanie, jeżeli komuś będzie to potrzebne może rozbudować układ. Ja znam pobór prądu przez moje urządzenia i takie zabezpieczenie mi wystarczy.
  • #17
    maras77
    Poziom 20  
    gapa137 napisał:
    Zgadzam się, dodanie pomiaru prądu poprawiło by działanie, jeżeli komuś będzie to potrzebne może rozbudować układ. Ja znam pobór prądu przez moje urządzenia i takie zabezpieczenie mi wystarczy.


    Tak, jak wiesz, jakie masz obciążenie ten układ w zupełności wystarczy i jest naprawdę starannie wykonany. Ja osobiście bym takiego nie robił, tylko zakupił gotowy za kilka zł. Na łódce elektrycznej po prostu pływałem z woltomierzem.

    Są gotowe układy tak zwane battery-pack monitor. Zwykle do Li-Po, ale do Pb też są.
    Sam przerobiłem kilka wkrętarek z NiCd na Li-Po dokładając LiPo monitor za 5 zł.
  • #18
    DarekMich
    Poziom 15  
    Mozna dodac jeszcze tranzystor mosfet-p wlaczany przyciskiem (nazwijmy go Reset) ktory bedzie potem podtrzymywal napiecie dla Twojego układu pomiarowego. W praktyce potrzeba 1 tranzystor mosfet - p, tanzystor NPN/PNP i 2x rezystory oraz 1 wolna noga z uP. Zaleta, po rozlaczeniu uklau przez uP - pobor pradu wynosi 0A - zalaczany ponownie przyciskiem Reset.

    EDIT:
    Wlasnie zauwazylem, ze wszystkie nozki ukladu masz juz wykorzystane :)
    (ech ta nadgorliwosc)
  • #19
    Stefan_2000
    Poziom 18  
    Zastanawiam się nad możliwością dodania pomiaru prądu. Tylko dodanie kolejnego rezystora to kolejny spadek napięcia, kolejny straty. Czy dałoby się w jakiś szatański sposób wykorzystać spadek napięcia tym tranzystorze? Ja wiem, że to są w przypadku tego tranzystora raptem 4 mΩ, ale to pewnie jakimś WO można by podnieść spadek napięcia do poziomu, który będzie można wygodnie zmierzyć po stronie mikrokontrolera. Czy takie podejście ma sens? Czy tak da się zrobić?

    BTW.
    Czemu do pomiaru prądów wykorzystuje się spadek napięcia na rezystorze, a nie np. moduły typu ACS712 bazujące na czujnikach Halla? Co z nimi jest nie-halo? ;-)
  • #20
    maras77
    Poziom 20  
    Stefan_2000 napisał:


    BTW.
    Czemu do pomiaru prądów wykorzystuje się spadek napięcia na rezystorze, a nie np. moduły typu ACS712 bazujące na czujnikach Halla? Co z nimi jest nie-halo? ;-)


    Pomiar na rezystorze jest sposobem tańszym (grosze) oraz dobrze opisanym. W mikrokontrolerze masz dokładny przetwornik AD, więc jest to dodatkowym ułatwieniem.
    A układy z czujnikiem Halla w rozsądnych cenach i dostępności są na rynku od niedawna, ale i tak cena to są złote, a nie grosze.

    Można kupić gotowe moduły z ACS712 do Arduino w cenie kilkunastu zł.
  • #21
    Flaman11
    Poziom 17  
    maras77 napisał:
    Jak pływałem łódką z elektrycznymi silnikami zaburtowymi to napięcie naładowanego akumulatora spadało poniżej 10 V i to oznaczało, ze jeszcze mam sporo zapasu.
    Wiedziałem, że przy 8,5 muszę zmienić akumulator.

    Napięcie poniżej 10V jest niebezpieczne dla akumulatora 12V i może doprowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia, które będzie się objawiało zmniejszeniem pojemności. Akumulator 12V rozładowany powinno się traktować, gdy napięcie na nim jest nie mniejsze niż 11.5V bez obciążenia. Układ mógłby sam siebie rozłączać wraz z obciążeniem, a włączenie jest możliwe poprzez wciśnięcie przycisku chwilowego. Pytanie do autora. W jaki sposób zostały dobrane wartości przetwornika, do tych napięć , które są w opisie?
  • #22
    maras77
    Poziom 20  
    Flaman11 napisał:

    Napięcie poniżej 10V jest niebezpieczne dla akumulatora 12V i może doprowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia, które będzie się objawiało zmniejszeniem pojemności. Akumulator 12V rozładowany powinno się traktować, gdy napięcie na nim jest nie mniejsze niż 11.5V bez obciążenia. Układ mógłby sam siebie rozłączać wraz z obciążeniem, a włączenie jest możliwe poprzez wciśnięcie przycisku chwilowego. Pytanie do autora. W jaki sposób zostały dobrane wartości przetwornika, do tych napięć , które są w opisie?


    Nie jest tak, gdyż przy dużych prądach spadek napięcia wynika z oporności wewnętrznej ogniwa (która wzrasta w miarę rozładowywania).
    Dlatego producenci do każdego akumulatora dają wykresy z krzywymi rozładowywania i minimalnymi napięciami dla konkretnego prądu.

    Generalnie to co piszesz jest uproszczeniem życia i jest słuszne dla prądów poniżej 1C, ale powyżej 1C tracisz połowę lub więcej czasu działania akumulatora w zakresie jego bezpiecznej pracy.

    Np taki akumulator 7,2 Ah
    http://mplenergy.pl/wp-content/uploads/2016/01/MWS-7.2-12.pdf

    Jeśli rozładowujesz go prądem 4C, to odłączenie przy 11,5V pozwoli Ci na 30 sek pracy, a możesz bezpiecznie pobierać taki prąd 6 minut, do napięcia granicznego 8V.

    Oczywiście patrząc na wykres, to nawet w przypadku prądów niższych odcięcie przy 11,5V skraca użyteczny i bezpieczny czas pracy o godziny, ale jest to % mały spadek.
  • #23
    mkpl
    Poziom 37  
    Ja się przyczepię czegoś innego.

    Masz bardzo małe odległości między wejściem + i - Akumulatora. Pierwsze lepsze zwarcie i powstanie łuk, którego nie ugasisz a tym samym pożar.
  • #24
    gapa137
    Poziom 11  
    mkpl napisał:
    Ja się przyczepię czegoś innego.

    Masz bardzo małe odległości między wejściem + i - Akumulatora. Pierwsze lepsze zwarcie i powstanie łuk, którego nie ugasisz a tym samym pożar.


    Czytając taki komentarz rozumiem dlaczego na elektrodzie jest coraz mniej nowych konstrukcji. Coraz więcej dziwnych teorii i dyskusje odbiegające od tematu. Załączam przykładową fotkę urządzenia na 230v i jakoś nie widać na niej kilkucentymetrowych odległości pomiędzy ścieżkami. Istnieje coś takiego jak lakiery izolacyjne, którymi można pokryć płytkę, a przeciwko zwarciu też można zabezpieczyć (np. koszulka termokurczliwa i staranny montaż).
  • #25
    kuba2509
    Poziom 13  
    gapa137 napisał:
    mkpl napisał:
    Ja się przyczepię czegoś innego.

    Masz bardzo małe odległości między wejściem + i - Akumulatora. Pierwsze lepsze zwarcie i powstanie łuk, którego nie ugasisz a tym samym pożar.


    Czytając taki komentarz rozumiem dlaczego na elektrodzie jest coraz mniej nowych konstrukcji. Coraz więcej dziwnych teorii i dyskusje odbiegające od tematu. Załączam przykładową fotkę urządzenia na 230v i jakoś nie widać na niej kilkucentymetrowych odległości pomiędzy ścieżkami. Istnieje coś takiego jak lakiery izolacyjne, którymi można pokryć płytkę, a przeciwko zwarciu też można zabezpieczyć (np. koszulka termokurczliwa i staranny montaż).


    Czytając takie głupoty to mi się scyzoryk w kieszeni prostuje co ma wspólnego zwarcie z łukiem wiesz kolego jakie musiało by być napięcie żeby przeskoczył łuk przez 1mm przerwę wydaje mi się że jesteś jednym z tych etatowych krytykantów nie mających pojęcia o elektronice
    Pozdrawiam i życzę następnej niezdrowej krytyki
  • #26
    mkpl
    Poziom 37  
    @kuba2509 zamknij ten nożyk bo jeszcze zapomnisz usiądziesz i się pokaleczysz.

    Jedno to zajarzenie łuku i tu jest ogólna zasada 1kV/1mm a co innego podtrzymanie łuku, który jest de fakto plazmą, która zaś jest praktycznie idealnym przewodnikiem.

    Zapoznaj się najpierw z działaniem spawarki i doczytaj w temacie a później otwieraj scyzoryki w kieszeni...

    Polecam też popatrzeć na szamanów którzy spawają akumulatorem. No i oczywiście zapoznać się z tematem spawalnictwa bo to też może być pomocne.


    Moderator niech usunie mój post ale pierw niech udowodni, że to co napisałem jest bezzasadne.
  • #27
    Mark II
    Poziom 21  
    Nie ma to jak zrobić z igły widły. Styki samochodowych przekaźników na 12V mają podobne przerwy, a jakoś nie powodują masowych pożarów, pomimo, że tam rzeczywiście pojawiają się warunki do zajarzenia łuku. Widział kolega w takich przekaźnikach komory gaszące?
  • #28
    mkpl
    Poziom 37  
    @Mark II w przekaźnikach nie ale... w bezpiecznikach już są. Ba bezpieczniki na 32V mają od spodu właśnie komorę wylotową i tu dalszą grę grają oprawki. Tanie oprawki maja słaby prąd rozłączeniowy a pełne oprawki mają specjalną przegrodę właśnie przy tym otworze by rozdzielić efekty spalania i zabezpieczyć przed napyleniem warstwy metalizacyjnej, która powodowała by problemy przy następnych paleniach. Bezpieczniki samochodowe na 82V są szczelne i zasypane piaskiem.

    Przekaźniki nie muszą mieć zdolności rozłączeniowej bo chronią te obwody bezpieczniki i ogólna spora impedancja obwodu w porównaniu do rezystancji akumulatora. Poza tym panują tam jakieś potencjały i nie są to potencjały zwarciowe.

    Na prezentowanym układzie doprowadzony jest wprost + i - akumulatora oddalone o jakieś 30 milsów. Bez bezpiecznika itp. Gdyby to była kwestia rozłączania tranzystora i odległości tych obwodów to ok. ale tu jest + i - aku na goldpinach...
  • #29
    Mark II
    Poziom 21  
    W tym projekcie mamy jednak tylko 12V, a nie 82, 110, czy 220V stałego.
    Niech konkluzją będzie konieczność umieszczania odpowiedniego bezpiecznika jak najbliżej akumulatora. Rzeczywistym zagrożeniem jest cieplne oddziaływanie prądu na przewody w przypadku zwarcia. Skutkiem braku bezpiecznika lub dobrania bezpiecznika zbyt dużego w stosunku do obciążalności wynikającej z przekroju przewodów, będzie wtedy spalenie izolacji, rozgrzanie przewodów do czerwoności i zazwyczaj zapalenie wszystkich części albo substancji palnych wokół takiej instalacji.
  • #30
    mdef
    Poziom 9  
    horik napisał:
    I pomyśleć, że kiedyś trzeba było używać do tego dwóch-trzech tranzystorów, komparatora na WO albo dwóch (dyskryminator okienkowy dla 3 poziomów)... Teraz wystarczy taka sama kostka (8 pinowa) mikrokontrolera.

    W sumie fajne, bo napięcia można przeprogramować bez zmiany wartości elementów w układzie - dawniej trzeba by było zmienić wartości dzielnika albo użyć potencjometru.


    Nie było aż tak strasznie. Zobacz na ten "stary" projekt zabezpieczenia akumulatora.
    Całkiem prosty układ.