Третья моргалка на МК от ИС-Х

[ИС-Х]

Представляю третью моргалку, новые особенности:

1. Для заряда и разряда применены интеллектуальные ключи верхнего уровня AUIR3320S, сочетающие в себе N-фет с сопротивлением канала 3 мОм (сам мерял, мамой клянусь!)  со схемой накачки затвора и систему защит от перегрузки по току (КЗ) и неправильной полярности питания.
2. Возможность заряда/разряда одной банки.
3. Встроенный шунт 0,005 Ом для замера ачей заряда/разряда.
4. Максимальный измеряемый ток заряда/разряда - 9,95А.
5. Максимальное измеряемая емкость заряда/разряда - 360 А*Ч.
6. Индикация заряда, разряда и режима программирования уставок.
7. Собственное потребление от АКБ или от ЗУ или от доп. БП - не более 8 мА.
8. Минимальное питание от ЗУ или АКБ или от доп.БП  - 8В.
9. Выводы под клеммники или под болтовые соединения М5.
10. Размеры платы 46х46 мм.

Фото:

Спойлер

Схема. Выражаю респект форумчанину Griig за конструктивные предложения по схемотехнике. ВНИМАНИЕ! Уточненные номиналы резисторов см. в спецификации.

Спойлер

В качестве ЗУ требуется источник стабильного тока до 10А, холостое напряжение - не более 26В.
Моргалка питается или от АКБ, или от ЗУ, или от дополнительного слаботочного БП 12...20В. Последний требуется только для заряда/разряда одной банки, ибо ее напряжения банально не хватает для запитки проца и управления ключами.
На элементах VT1, VT2 R3, R4 собран стабилизатор тока 6,5...7 мА для питания параллельного стабилизатора напряжения (+5В) на точных стабилитронах DA2, DA3, от последнего питаются процессор и усилитель DA5 сигнала шунта RS1.
Номинал резисторов R2, R7 ограничивает макс. ток ключей на уровне около 30А.
Транзистор VT6 переключает входной измерительный делитель R8-R9. Переключение происходит автоматически при подключении доп. БП через цепь опознавания R5, R14.
Предусмотрена возможность 4-проводного подключения АКБ, для этого на плате есть отдельные отверстия для запайки тонких измерительных проводков к АКБ (обозначены на схеме Х5, Х6, на плате - как +I, -I). Для обычного 2-проводного подключения есть спец.перемычки, кои заливаются припоем (как на втором фото в левом нижнем углу платы).
Ток замеряется с шунта RS1, усиливается прецизионным ОУ DA5 и поступает на вход АЦП. Опора REF=2,5В необходима для распознания реверса тока АКБ. Показания нулевого тока периодически автоматически корректируется софтом. Пределы измеряемого тока - от -9,95А до +9,95А.

Работа с моргалкой:

1. Короткое (до 1 сек) нажатие кнопки вызывает переход в режим паузы (стендбай). При этом все токовые операции прекращаются, а светодиод П коротко мелькает каждые 2 сек.
Повторное короткое нажатие кнопки возобновляет прерванный режим.
Этот режим устанавливается при подаче питания моргалки (от АКБ, ЗУ или доп.БП).

2. Удержание кнопки более 1 сек (но не более 3 сек), в т.ч. из режима паузы, вызывает переход в программирование уставок.  Уставки сохраняются в энергонезависимой памяти EEPROM.
Светодиод П выполнит одно мелькание и проморгает значение первой уставки (1.1, 1.2 или 1.3). Через 5 сек светодиод выполнит два мелькания и покажет значение второй уставки (2.1, 2.2 или 2.3). Еще через 5 сек будет показана следующая уставка (3.1, 3.2 или 3,3) и т.д. Далее выход из программирования и продолжение прерванной работы.
Для смены текущей уставки необходимо коротко нажать кнопку в течение 5 сек после ее показа. Уставка сменится на следующую по порядку с показом нового значения, после значения 3 будет следовать значение 1 и т.д по кольцу.
Выход из программирования - после изменения любой уставки или после показа (без изменения их) всех уставок.

  Уставки:
  1. Режимы:
  1.1. Заряд
  1.2. Разряд до падения напряжения по п. 3. Далее переключение на заряд.
  1.3. Оценочный тест внутреннего сопротивления АКБ, подробности здесь: https://electrotransport.ru/index.php?msg=764577

  2. Уставки заряда:
  2.1. Заряд с адаптивными паузами непрерывным током без модуляции.
  2.2. То же, но с модуляцией 35 Гц после достижения отсечки.
  2.3. То же с модуляцией 35 Гц постоянно.

  3. Уставки разряда:
  3.1. Разряд до 10,8В (1,8В для одной банки)
  3.2. Разряд до 11,5В (1,92В для одной банки)
  3.3. Разряд до 12,0В (2,0В для одной банки)

  4. Установка тока в режиме с модуляцией 35 Гц. Светодиод моргает от 1 до 15 раз в соответствии с выставленным коэфф. заполнения ШИМ от 6% до 100%. По умолчанию 9 морганий (60% ШИМ).


3.  Удержание кнопки более 3 сек (но не более 6 сек), в т.ч. из режима паузы, вызывает показ залитой емкости в ампер-часах. Светодиод П выполнит одно мелькание и проморгает первую цифру, затем два мелькания и вторую цифру, и т.д.  Всего выводится до 5-ти цифр, при чем две последних - десятичная дробь после запятой.
После показа всех цифр прерванный режим возобновляется. Значения хранятся и наращиваются в ОЗУ до отключения питания схемы (от всех источников).

4. Удержание кнопки более 6 сек, в т.ч. из режима паузы, вызывает показ слитой емкости в ампер-часах. Принцип показа тот же.


Софт пока отлаживается, но основные режимы заряда и разряда уже работают.
Все основные детали, кроме мелочевки заказывал на Али. Ключи и шунт паял феном с пастой (впервые!).
Поскольку заказывал в Резоните целую панель плат, лишние двухсторонние печатные платы имеются в наличие, желающим могу выслать.

Монтажки, спецификацию и прошивку прилагаю:





;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

Обновление ПО, отличия от предыдущей версии:

1. Модуляция теперь с частотой 16 Гц.
2. Установка коэфф.заполнения ШИМ-модуляции (Уставка №4) теперь имеет 16 уровней, по умолчанию значение 8 (50% заполнения).
3. При изменении всех уставок теперь работает реверс: одиночный клик уменьшает значение, двойной - увеличивает. Оба работают по кольцу.
4. В целях сокращения времени показа залитых/слитых ачей цифры показа отделяются одиночным мельканием.
5. Устранено влияние случайных касаний нижнего порога при разряде АКБ. Особо актуально при разряде одиночной банки, когда контакт щупа с пластиной очень ненадежный.
6. Устранены некоторые баги.

Прошивка: 

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

Обновление ПО, отличия от предыдущей версии:

1. Введен параметр №5 - изменение порога отсечки из восьми значений, по умолчанию он равен 5, т.е. 14,3В:
   5.1 - 13,9В
   5.2 - 14,0В
   5.3 - 14,1В
   5.4 - 14,2В
   5.5 - 14,3В
   5.6 - 14,4В
   5.7 - 14,5В
   5.8 - 14,6В
2. Внутреннее сопротивление АКБ теперь рассчитывается по классической формуле Rвн. = (U2-U1)/(I1-I2) с выводом в миллиомах. Нагрузочные сопротивления 5 Ом и 10 Ома.
Процесс такой: Выбирается режим 1.3 (тест АКБ), подключение к клеммникам нагрузки 5 Ом или 10 Ом, нажатие кнопки и разрядный ключ подключает нагрузку на время 1 сек (ток около 2,4А или 1,2А), в конце этой секунды происходит измерение U и I.  Через несколько сек, необходимых для перетыкания нагрузки, подключается нагрузка 10 Ом или 5 Ом (ток около 1,2А или 2,4А), нажимается кнопка и новые измерения. Далее пересчет и вывод миллиомов светодиодом.
Следует учесть, что выводится полное сопротивление и из него надо вычесть сопротивление  соединительных проводов и клемм к АКБ (2-5 мОм).

Прошивка:
::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
Обновление ПО, оптимизация кода, отличия от предыдущей версии:

По просьбам трудящихся параметр №5 (напряжение отсечки) теперь имеет 16 значений, от 13,5В до 15В



::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
Обновление ПО, оптимизация кода, отличия от предыдущей версии:

Изменен алгоритм измерения внутреннего сопротивления АКБ - теперь увеличение разрядного тока (вторая точка) происходит безразрывно, а проц сам определяет этот момент по увеличению тока.
Процедура измерения R:
1. Выбираем режим 1.3 (тест АКБ), при этом светодиод П часто мигает, говоря о готовности подключения первой нагрузки. Если в режим 1.3. зашли из режима паузы, то надо предварительно коротко нажать кнопку и выйти из режима паузы.
2. Подключаем к клеммникам нагрузку 10 Ом, далее короткое нажатие кнопки и разрядный ключ подключает первую нагрузку к АКБ (ток около 1,2А), через 1  секунду происходит измерение U1 и I1.
3. Далее, не разрывая ток, зажигается светодиод П, приглашая подключить вторую нагрузку (5-10 Ом) параллельно первой. На это подключение отводится 2 сек.
Если в течение 2 сек было успешное подключение второй нагрузки, то, через 1 сек выдержки, снова измеряются U2 и I2, нагрузка отключается, после чего рассчитываются и выводятся миллиомы. Далее переход в режим паузы, а с нее - в режим 1.1 (заряд).
Если не уложились в эти 2 сек, то светодиод П укажет ошибку и перейдет в режим паузы, а с нее - в режим 1.1 (заряд). Для повторного измерения придется пройти всю процедуру заново.

Для удобства и сокращения дребезга контактов вторую нагрузку следует подключать отдельной кнопкой или тумблером с соответствующим максимальным током. Для повышения точности можно уменьшать сопротивление второй нагрузки насколько позволит данный АКБ и сам резистор нагрузки.
Существует вероятность, что подключение второй нагрузки может произойти в момент запуска АЦП и дребезг исказит результаты. Но она очень мала, порядка 1 к 1000.

[Яков93]

Дааа, тонкая однако работа (с).

[Кass]

[user]ИС-Х[/user], а регулировку тока заряда и разряда делать будете, или только коммутация?

[ИС-Х]

ШИМ есть, но я думаю обойтись без него.

[Кass]

Просто под каждый ток подбирать нагрузку? Если на заряде то можно выставлять ток в источнике, то на разряде то как?

[ИС-Х]

А зачем? В чем разница, если я подберу лампу с током 0,05С или 0,07С?

[Кass]

А зачем? В чем разница, если я подберу лампу с током 0,05С или 0,07С?

1. Что бы не держать дома или в мастерской коллекцию ламп.
2. Что бы не думать, как развесить гирлянды.
3. Если это происходит дома, то что бы не светить ночью.

Я лампой подоконник на кухне подпалил, хотя снизу блюдца стояли. Осталось темное пятно. В комнатах удобнее, но там люди спят.

Реализовать то очень просто. У вас процессор. Подбираем нагрузку на максимальный ток, и далее шимом делаем нужный ток для текущей батареи.

[ИС-Х]

[user]Кass[/user], шимить нагрузкой, конечно, хорошо.
Но как задать моргалке параметры нагрузки и желаемый ток одной кнопкой и светодиодом?

[Кass]

[user]ИС-Х[/user], может быть переменный резюк прикрутить с градациями тока?

[Яков93]

[user]ИС-Х[/user], может быть переменный резюк прикрутить с градациями тока?

А переменный резюк куда прикрутить? Может я ошибаюсь, но на PICe ни одного свободного вывода c АЦП под переменник не осталось.
Либо МК менять на более продвинутый, либо прикручивать "электронный резистор"

Вообще дело конечно автора, но мне кажется, что сама концепция устройства стала странной. Может быть в начале основная идея была в простоте и дешевизне, для этого использовались не слишком дорогие детали в том числе и МК. То теперь основная деталь - МК в разы уступает по стоимости вспомогательным: ключам AUIR3320 и операционнику INA213AiD. Может быть имеет смысл привести и МК к общему знаменателю, а то выглядит как-то нелепо. Все равно что на запорожец поставить крутые колеса, обтянуть салон кожей и установить дорогущую стереосистему, а движок оставить как есть.
Не так уж дорого поставить какой-то более достойный МК, позволяющий заодно управлять устройством с большим комфортом, например с дисплеем вместо светодиода, перегруженного кучей функций. С энкодером вместо одной кнопки. Тут же и переменную нагрузку можно организовать.
Все это конечно мое ПМСМ, устройство автора без сомнения очень крутое и так.

[ИС-Х]

...основная деталь - МК в разы уступает по стоимости вспомогательным: ключам AUIR3320 и операционнику INA213AiD. ..

Не совсем так.
INA213AID, 5 штук с доставкой https://ru.aliexpress.com/item/5PCS-INA213AIDCKR-INA213AIDCK-INA213AIDC-INA213AI-INA213A-INA213-SC70-6-INA213/32717703613.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.5FXQ9A
INA213AID, 10 штук с доставкой https://ru.aliexpress.com/item/5PCS-INA213AIDCKR-SC70-INA213AIDCKR-SMD-INA213AIDCKR-CFT-INA213AID-free-shipping/32713810195.html?spm=a2g0v.search0104.3.2.0FRvv9&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_1_10152_10065_10151_10068_10209_10084_10083_10119_10080_10082_10081_10301_10110_10137_10111_10060_10112_10113_10155_10114_10154_438_10056_10055_10054_10182_10059_100031_10099_10078_10079_10210_10103_10073_10102_10169_10120_10189_10052_10127_10053_10142_10107_10050_10125_10051-10120_10169,searchweb201603_1,ppcSwitch_5&btsid=72f18814-fcbc-4b41-af11-b5f940408bf6&algo_expid=97c175cc-b279-436c-91f0-6e28f3941cb0-0&algo_pvid=97c175cc-b279-436c-91f0-6e28f3941cb0
AUIR3320, 3 штуки с доставкой https://ru.aliexpress.com/item/AUIR3320S-IC-SWITCH-HI-SIDE-1CH-D2-PAK-5-AUIR3320S-3320-AUIR3320-3320S-R3320-IR3320/32546903649.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.5FXQ9A

Я там и брал. Можно найти и подешевле.
Вообще-то основная цель была - заряд/разряд шести или одной банки, а для этого надо использовать ключи верхнего уровня. Р-канальные феты потребуют радиатора на больших токах до 10А, поэтому выбор пал на AUIR3320. Заодно уж и измерение тока впендюрил, но его можно и не делать если не нужно.

[Кass]

Да зачем так сложно? Эти ключи в самом дорогом розничном магазине по 190 руб от скольких то там штук. Так что очень удачное решение, применить дешевые ключи.

[Кass]

Не так уж дорого поставить какой-то более достойный МК, позволяющий заодно управлять устройством с большим комфортом, например с дисплеем вместо светодиода, перегруженного кучей функций. С энкодером вместо одной кнопки. Тут же и переменную нагрузку можно организовать.
Все это конечно мое ПМСМ, устройство автора без сомнения очень крутое и так.

Тут согласен. Я думаю что в то время, когда у каждого дорогой смартфон в кармане, хочется и ЗУ тоже с дисплеем. Я уже думал на Canny сделать себе ЗУ с тачем в 2.4-3.2". Но как то сбили меня импульсным зарядом. Я думал изначально использовать алгоритм с моих старых контроллеров, и всунуть это вообще в корпус самого Ориона. Они то вообще копейки какие то стоят ампер на 15-20. Вставить в них дешевый контроллер с фетами, нагрузку, феты и дисплейчик.

Если руки дойдут, то после проведенных всех тестах допилю и выложу всем на обозрение. Эх не на пенсии я, и еще долго.

[Яков93]

...основная деталь - МК в разы уступает по стоимости вспомогательным: ключам AUIR3320 и операционнику INA213AiD. ..

Не совсем так.

Давайте для интереса посчитаем по Вашим ссылкам.
Для схемы надо 2 шт AUIR3320,  128 руб/шт. (с доставкой), всего 257 руб.
1 шт INA213AID 55 руб/шт. с доставкой.
Всего значит 312 руб.
И один МК PIC12F683 по цене 38 руб/шт.
Стоимость основы всей системы - МК в 8 с лишним раз меньше чем крутых вспомогательных элементов.

Вообще-то основная цель была - заряд/разряд шести или одной банки, а для этого надо использовать ключи верхнего уровня. Р-канальные феты потребуют радиатора на больших токах до 10А, поэтому выбор пал на AUIR3320. Заодно уж и измерение тока впендюрил, но его можно и не делать если не нужно.

В том-то и дело, что нужно. Аппетит приходит во время еды. Сначала хочется просто заряжать/разряжать, потом как-то это все контролировать и управлять кнопками, потом считать слитое/залитое, потом может регулировать нагрузку и еще много всяких хотелок. И это нормально.  А раз функций появляется много нет никакого смысла перегружать одну кнопку десятком разных команд, которые надо все время самому помнить если можно поставить 2-3-4 кнопки. Нет смысла делать индикацию на светодиодах высчитывая их моргание если можно поставить копеечный экран. Элементная база сейчас позволяет сделать такое за очень недорого, какой смысл ограничивать себя любимого в хотелках ради экономии 100-200 рублей?

[serggio]

[user]Яков93[/user], не совсем верный расчет. Если платы заказывать без электротеста, то будет порядка 4000 руб за некое количество плат в Резоните. Это не цена одной платы а цена за проект.

[Яков93]

[user]Яков93[/user], не совсем верный расчет. Если платы заказывать без электротеста, то будет порядка 4000 руб за некое количество плат в Резоните. Это не цена одной платы а цена за проект.

А я и не считал цену самих плат. Я считал цену ключей, операционника и МК.

[Яков93]

[user]ИС-Х[/user], смотрю на схему новой моргалки и не нахожу мощный конденсатор на 1000 мкФ, который стоял в предыдущей версии, который "делал" импульсы тока. Я невнимательно смотрю или Вы решили отказаться от мощных импульсов?

[ИС-Х]

Тот ближний конденсатор (совместно с удаленными конденсаторами ЗУ) создавал крутые и высокие выбросы тока на фронте зарядного импульсы. И это при условии, что фет должен открываться очень быстро, для чего применялся быстрый драйвер TLP250.
Новые ключи имеют спец. задержку открывания, растянутую по времени, для снижения электромагнитных помех и электромагнитной совместимости. Посему наличие ближнего конденсатора теряет смысл.