Polish Afrikaans Albanian Arabic Armenian Azerbaijani Basque Belarusian Bulgarian Catalan Chinese (Simplified) Chinese (Traditional) Croatian Czech Danish Dutch English Estonian Filipino Finnish French Georgian German Greek Hebrew Hindi Hungarian Icelandic Indonesian Irish Italian Japanese Korean Latvian Lithuanian Macedonian Norwegian Portuguese Romanian Russian Serbian Slovak Slovenian Spanish Swahili Swedish Turkish Ukrainian Vietnamese Welsh

OSDonate

Podoba Ci się nasza strona? Postaw nam piwo! :)

Kwota:

W czasach, kiedy podstawowym źródłem napędu elektrycznego były ogniwa NiCd, regularne używanie rozładowarki było koniecznością, bo ze względu na występujący w tego rodzaju ogniwach efekt pamięci, tylko wyczerpanie energii (przed każdym kolejnym ładowaniem) do poziomu ok. 0,8-0,9V/ogniwo, pozwalało cieszyć się długą eksploatacją pakietów. Zbudowałem wtedy bardzo prostą rozładowarkę (2002 rok - tak, to już kilkanaście lat temu) i jeszcze do niedawna systematycznie jej używałem. Wprawdzie od wielu lat nie mam pakietów napędowych NiCd, ale sporadycznie jeszcze używałem pakietów odbiornikowych 4xAA, a także pakietów NiMh do zasilania nadajników. Nawiasem mówiąc, te cały czas stosuje się w aparaturach, oraz jako pakiety napędowe w modelarstwie kołowym, szkutniczym i zabawkach RC. Teoretycznie „chemia” NiMh nie ma efektu pamięci, ale w praktyce co jakiś czas warto jest i w tym przypadku rozładować pakiet od końca. Gwarantuję, że przedłuży to jego okres eksploatacji. Wspomniana rozładowarka należy do moich ulubionych gadżetów DIY, gdyż od strony elektronicznej jest to ekstremalnie prosty (i tani) układ, a jak pokazała praktyka, przydawał się skutecznie przez wiele lat. Projekt był publikowany w Internecie i o ile mi wiadomo, wielu modelarzy skorzystało z tego rozwiązania. Gdyby ktoś chciał się zagłębić w szczegóły, to można się z nim zapoznać w artykule w pdf (pobierz).

W przypadku akumulatorów LiPo producenci zalecają przechowywanie nieużywanych pakietów w stanie rozładowania do ok.1/2 pojemności. Przyznam, że sam nie stosowałem się do tego zalecenia, bo chociaż moja ładowarka (AccuCell - popularny mikroprocesorowy model low-cost) ma funkcję rozładowania, to ze względu na małą dopuszczalną moc w tym trybie (do 5W), operacja trochę trwa, no i w tym czasie nie da się użyć urządzenia do ładowania. Z perspektywy czasu przyznam jednak, że bagatelizowanie operacji „storage” nie było dobrym pomysłem, bo kilka z moich pakietów, eksploatowanych bardzo delikatnie (lub wcale) nie nadaje się obecnie do eksploatacji. Mimo zachowania pojemności (z grubsza), nie da się z nich korzystać do napędu modeli - wzrost rezystancji wewnętrznej nie pozwala na obciążenia prądami, które nominalnie dany pakiet powinien wytrzymywać. Nie mam oczywiście pewności, że przyczyną (lub jedyną przyczyną) było długie przechowywanie pakietu w stanie naładowanym (lub całkowicie rozładowanym, bo zdarzało mi się i tak i tak), ale postanowiłem zacząć korzystać częściej z operacji „storage”. W tym celu zbudowałem dedykowaną rozładowarkę, a inspiracją było wyżej opisane urządzenie do obsługi NiCd.

Podstawowe założenia to:

  • prostota schematu,
  • brak zasilania zewnętrznego (i tak tracimy energię na rozładowanie, po co jeszcze zużywać dodatkową przez konieczność podłączenia zasilacza),
  • automatyczne rozpoznanie ilości cel (w moim przypadku 2S-3S),
  • działanie „włącz i zapomnij” - urządzenie po rozładowaniu do określonego progu napięcia automatycznie (i całkowicie) odłącza pakiet, odcinając jednocześnie zasilanie układu rozładowarki.

Oczywiście „włącz i zapomnij” w odniesieniu do pakietów LiPo to umowne określenie, bo jak wiadomo w procesie ładowania czy rozładownia nie powinno się ich pozostawiać bez nadzoru.

Urządzenie SGM-ArduSto zbudowane jest na bazie Arduino MiniPro, schemat przedstawia najbardziej rozbudowany wariant. Jeśli nie mamy zamiaru zamykać go w obudowie, do pomiaru napięcia użyjemy miernika uniwersalnego (lub w ogóle z niego zrezygnujemy) oraz nie potrzebujemy sygnalizacji akustycznej, to nie musimy montować elementów opcjonalnych, oznaczonych gwiazdką. Uważny czytelnik może zauważyć, że na schemacie powyżej płytka różni się nieco od fotek ilustrujących montaż układu. I rzeczywiście, po pierwszych testach zrobiłem drobną modyfikację, której nie widać na zdjęciach, ale schemat ideowy i projekt płytki zawiera końcową wersję, wrócę jeszcze do tego tematu dalej.

Na płytce drukowanej zostały umieszczone elementy dyskretne i złącze do modułu Arduino - mój „patent” na podłączenie, sprawdzony (i opisany) we wcześniejszych projektach. Istotnym elementem jest stabilizator napięcia 5V w obudowie TO220, musi to być układ „low dropout” (LDO), w moim przypadku TS2940, bo zwykłe stabilizatory serii 7805 w obecności diody zabezpieczającej D1 i przy pakiecie 2S nie zapewnią odpowiedniej różnicy napięć wejście-wyjście, niezbędnej do stabilizacji 5V.

Jako przekaźnika użyłem taniego gotowego modułu, przeznaczonego do Arduino. To rozwiązanie tańsze, niż zakup oddzielnego przekaźnika i dodatkowych elementów, potrzebnych do jego obsługi. W przypadku tych modułów należy tylko pamiętać, że mają one ustawiany za pomocą zworki poziom logiczny sygnału sterującego (Low/High), ja w tym projekcie używam wysokiego. Dla pewności zmierzyłem jeszcze pobór prądu na wejściu sterującym ( 1,7mA, bezpieczna wartość dla bezpośredniego podłączenia do wyjścia Arduino) a także prąd zasilania - 80mA w stanie włączonym - bezpieczna wartość dla zewnętrznego stabilizatora napięcia (TO220), a z kolei za duża, aby zasilać przekaźnik z wbudowanego stabilizatora Arduino.

Procesor, zaprogramowany przy pomocy programatora ISP (temat omówiony we wcześniejszych artykułach), wsuwa się na płytkę drukowaną z wlutowanymi elementami. Całość wraz z modułem przekaźnika jest umieszczona w połówce typowej uniwersalnej obudowy polistyrenowej (seria Zxx). Zasilanie i sterowanie przekaźnika podłączone jest za pomocą 3-żyłowego kabelka z płytki procesora (czarny-zielony-biały). Na zdjęciu widać także zamontowany od frontu brzęczyk piezo 5V (układ z własnym generatorem) oraz mały radiator na stabilizatorze +5V.

Do podłączenia pakietu oraz obciążenia przewidziałem (tak jak we wcześniejszej rozładowarce) typowe podwójne złącze kolumn audio – rozwiązanie tanie i wygodne w użyciu. Środkowe zdjęcie pokazuje sposób okablowania tego złącza (od wewnętrznej strony obudowy), na kolejnej fotce sposób przylutowania masy (-) oraz (+) zasilania do płytki procesora.

Tak prezentuje się całość po dolutowaniu czerwonego przycisku „start” oraz zewnętrznej diody sygnalizującej LED.

W kolejnym kroku dodałem moduł woltomierza 3-30V. Początkowo planowałem w tym miejscu gniazda bananowe do podłączenia zewnętrznego multimetru, ale trafiłem na gotowe chińskie moduły, zresztą tańsze niż wyświetlacze LED (obsługiwane „cyfrowo”), przeznaczone do Arduino. Ten mini-woltomierz okazał się bardzo fajny, mogę go zdecydowanie polecić do wszelkich zastosowań DIY, łatwo go zamontować (małe wymiary), jest bardzo czytelny i jak na swoją cenę wystarczająco dokładny.

Po przykręceniu woltomierza wyprowadziłem na płytę czołową czerwoną diodę sygnalizacyjną (D2) i zamontowałem przycisk „start” (PB). Do przeprowadzenia testów funkcjonalnych urządzenia potrzebne było jeszcze obciążenie. Rozważałem początkowo użycie żarówki halogenowej 12V, ale ostatecznie zdecydowałem się na rezystory 2,7Ohm dużej mocy w ceramicznej obudowie – rozwiązanie bardziej elastyczne oraz trwalsze, halogeny są dość wrażliwe na uszkodzenia mechaniczne (spirala żarnika).

Plan był taki, że 3 połączone szeregowo rezystory, mają prócz masy (szary) 2 odczepy (czerwony, żółty), co pozwala przy podłączeniu do zacisków rozładowarki odpowiedniej pary przewodów uzyskać 2 wartości rezystancji obciążenia - 5,4/8,1 Ohm. Można byłoby oczywiście zastosować przełącznik, ale tak jest prościej.

Rezystory muszą się chłodzić, więc umieściłem je wewnątrz odpowiednio obrobionego kawałka profilu aluminiowego, który miał pełnić zarówno rolę radiatora jak i obudowy. Niestety podczas prób okazało się, że taki radiator bez wentylatora nie zapewnia odpowiedniego chłodzenia. Chociaż rezystory były posmarowane pastą termoprzewodzącą, to kontakt przez jedną ściankę nie zapewniał odpowiedniego odprowadzenia ciepła, zmierzona temperatura rezystora dochodziła do 85 stopni, a i sam radiator zresztą też był bardzo gorący. Jeśli popatrzeć na liczby, to przy rezystancji obciążenia 5,4 Ohm i napięciu początkowym pakietu 12,6V początkowa moc rozpraszana będzie wynosiła 29W (prąd 2,3A). Nie spodobał mi się taki „agresywny” grzejnik, wiec zrobiłem drugą wersję obciążenia.

Tym razem to zespół 4 rezystorów 2,7 Ohm, z 3 odczepami (zielony, biały pomarańczowy + czarny=masa), które pozwalają uzyskać 3 wartości rezystancji obciążenia – 5,4/8,1/10,8 Ohm. W najłagodniejszym wariancie, dla pakietu 12,6V i rezystancji obciążenia 10,8 Ohm moc będzie wynosiła ok.15W przy prądzie ok. 1,2A co jest wartością odpowiednią dla pakietów, których najczęściej używam (1000-1300mAh). Należy przy tym pamiętać, że całkowity prąd obciążający akumulator jest sumą prądu płynącego przez dołączony moduł rezystorów i prądu, jaki pobiera sam układ, w moim przypadku to ok. 130mA.

Aluminiowe elementy chłodzące są tym razem dwa, skręcane ze sobą na 4 śruby, a rezystory znajdują się ściśnięte między nimi (odpowiednie ścianki posmarowane pastą termoprzewodzącą), co daje zarówno 2 razy większą końcową powierzchnię chłodzenia jak 2 razy większą powierzchnię odprowadzenia ciepła z rezystorów.

Tak wygląda moduł w pozycji roboczej i w pozycji do przechowywania. Widoczne wcześniej 4 śruby M2 to bolce ustalające położenie radiatora w położeniu na płasko na obudowie rozładowarki.

Wróćmy do kwestii modyfikacji, o której wspomniałem na początku. Na płycie czołowej finalnej wersji urządzenia widać dodatkowy element – przełącznik dźwigniowy, prócz tego zmiany na płytce (białe oznaczenia J3/R6/SW na kolejnej fotce) i w programie. Z czego wynikają te zmiany? Otóż podczas testowania rozładowarki z różnymi pakietami, okazało się, że zalecany poziom napięcia rozładowania do celów „storage” (około 3,7V) sprawdza się, ale tylko w przypadku pakietów nowych albo znajdujących się w dobrej kondycji. W przypadku pakietów wyeksploatowanych, takie napięcie nie zapewnia rozładowania do połowy pojemności (w pakiecie zostaje więcej energii niż byśmy chcieli). Po przeprowadzeniu różnych testów doszedłem do wniosku, że najlepiej mieć 2 progi rozładowania – jeden dla dobrych pakietów (dźwignia przełącznika w górę), drugi dla wyeksploatowanych (dźwignia w dół). Przy czym określenie „połowa pojemności” należy traktować orientacyjnie, bo w zależności jakim prądem będzie rozładowany pakiet, osiągniecie progowego napięcia będzie oznaczać różny poziom rozładowania z punktu widzenia zmagazynowanej ilości energii (większy prąd rozładowania, więcej energii zostaje). Ja zakładam wybór (w miarę możliwości) prądu rozładowania tak, aby być blisko wartości 1C.

Pracę ładowarki przedstawia poniższy filmik. Po podłączeniu pakietu należy wcisnąć (i chwilę przytrzymać) czerwony przycisk „start”. Układ automatycznie rozpoznaje ilość cel (2 lub 3, dioda LED mruga odpowiednią ilość razy), słychać „kliknięcie” przekaźnika i krótki sygnał dźwiękowy. Można puścić przycisk, rozładownie będzie kontynuowane do osiągnięcia zadanego progu, a jego zakończenie zostanie zasygnalizowane kilkakrotnym długim sygnałem akustycznym, po czym urządzenie wyłączy się całkowicie. Pakiet w tym stanie jest odłączony fizycznie i nie pobiera z niego żadnego prądu (przez rezystory pomiarowe czy obwody „stand-by”), może więc pozostać bezpiecznie w takim stanie przez dowolnie długi czas.

Przed załadowaniem programu (pobierz), należy zmierzyć/obliczyć kilka wymienionych poniżej parametrów i wpisać te wartości w liniach oznaczonych stosownym komentarzem:

  • napięcie wyjściowe (+5V) stabilizatora LDO przy załączonym przekaźniku,
  • spadek napięcia na diodzie D1,
  • wartość dzielnika pomiarowego R4/R5.

Po przeprowadzeniu rzeczywistych testów rozładowania, dla osiągnięcia lepszej dokładności, można w programie również ustawić swoje wartości napięć progowych.

Zarówno program jak i schemat łatwo zmodyfikować tak, aby obsługiwał większą ilość ogniw. Przede wszystkim zamiast stabilizatora liniowego 2940 trzeba byłoby użyć impulsowego modułu „step-down”, a także zmienić dzielnik wejściowy R4/R5, tak aby efektywne napięcie (z dzielnika) podawane na wejście analogowe Arduino nie przekraczało 5V. Nie ma również przeszkód, aby rozładowywać pakiety większym prądem, ograniczeniem jest prąd styków przekaźnika, dopuszczalny chwilowy prąd przycisku „start” (w moim przypadku to 2A), oraz dopuszczalny prąd końcówek stykowych, do których podłącza się pakiet i obciążenie.

Nie ponosimy odpowiedzialności za ewentualne błędy i straty, związane z budową i podłączaniem urządzenia, każdy robi to na własne ryzyko. Projekt do wykorzystania wyłącznie na własne potrzeby.

Publikowane tutaj materiały i zdjęcia stanowią własność ich autorów, nie mogą być kopiowane oraz wykorzystywane bez ich zgody.
Strona niekomercyjna.