Stać mnie na łódź żaglową, to wyposażę ją w monitor akumulatora

Stać mnie na łódź żaglową, to wyposażę ją w monitor akumulatora

r_211_28_1r_211_28_2
Na łodzi żaglowej stan akumulatora jest poważnym problemem z oczywistych powodów.
Na łodzi autora akumulator kwasowo-ołowiowy 120Ah jest ładowany z 25W panelu słonecznego.
Opisany tutaj monitor akumulatora został zaprojektowany, aby zapewnić spokój.
Składa się z dwóch obwodów: czujnika i układu sterowania/odczytu.
Akumulatory kwasowo-ołowiowe ulegają samorozładowaniu, wyrażanemu zwykle, jako procent całkowitej pojemności miesięcznie, w temperaturze 25°C.
Liczba 5% dla akumulatora 100Ah oznacza, że po miesiącu w temperaturze 25°C pozostanie 95%.
Samorozładowanie jest zależne od temperatury, podwaja się na każde 10°C powyżej 25°C i zmniejsza o połowę na każde 10°C poniżej 25°C.
Nawiasem mówiąc, jest to powód, dla którego akumulatory działają dłużej, jeśli są przechowywane w niskiej temperaturze (ale nie w zamrażarce).
Aby dokładnie monitorować akumulator, należy zmierzyć prąd w akumulatorze i poza nim.

Musisz także monitorować temperaturę, aby móc dokładnie obliczyć samorozładowanie.
Aby było trudniej, ani panel fotowoltaiczny, ani kompresor lodówki nie stanowią stałych źródeł ani obciążeń, zamiast tego zmieniają się w czasie.
Innym problemem jest to, że musisz dokładnie mierzyć prądy od kilkudziesięciu mA do kilkudziesięciu amperów w naszym przypadku i robić to z rozsądną dokładnością w czasie.

Proces pomiaru ładunku nazywa się zliczaniem kulombów i jest zasadniczo całkowaniem prądu w czasie.
Po zmierzeniu prądu, zwykle z małym bocznikiem, wynik jest całkowany w celu utworzenia wartości reprezentującej ładunek.
Aby to zrobić, możesz albo próbkować prąd i całkować numerycznie, albo możesz podać prąd (lub napięcie) do prądu (lub napięcia) do konwertera częstotliwości i policzyć powstałe impulsy.

Obie metody mają swoje zalety i wady.
Metoda zliczania impulsów eliminuje błąd kwantyzacji z pomiaru, prowadząc do lepszej dokładności w czasie.
Takie podejście zostało wybrane dla tego projektu.
Tutaj układ BQ2018 firmy Benchmarq (obecnie włączony do Texas Instruments) jest używany, jako licznik ładunku.
Układ BQ2018 to malutki chip pierwotnie zaprojektowany do wbudowania w akumulator.

Jest całkowicie samowystarczalny, potrzebuje tylko kilku dyskretnych elementów i komunikuje się ze światem zewnętrznym za pośrednictwem łącza szeregowego.
Układ BQ2018 i powiązane elementy można zamontować na małej płytce drukowanej i umieścić blisko akumulatora, aby wbudowany termometr odczytywał temperaturę baterii.
Ta sama płytka drukowana zawiera rezystor bocznikowy R5 (Welwyn, 0,01Ω, 1W, SMD, 20ppm/K).
Ponieważ maksymalne wejście do BQ2018 wynosi 200mV, daje to pełną skalę 20A.
Maksymalnie 200A lub 400A może być odpowiednie dla większych pojemności, w którym to przypadku zastosujesz bocznik o niższej wartości.

W przypadku R4 i R6 zalecane są rezystory metalizowane, aby ograniczyć do minimum zakłócenia i dryf termiczny.
Rezystory R4, R5 i R6 powinny być połączone w układzie „Kelvina” z przewodami o dużej wytrzymałości na zaciskach R5.
Płytka czujników komunikuje się z płytką sterowania /wyświetlacza i jest przez nią zasilana poprzez złącze K1.
Sterowanie/wyświetlacz z jego mikrokontrolerem PIC16F690, wyświetlaczem LCD i przyciskami może odpytywać BQ2018 w spokojnym tempie, co 30 sekund, dając mikrokontrolerowi PIC dużo czasu na obliczenie i wyświetlenie średniego prądu.

Ponieważ liczniki w BQ2018 mają „tylko” 16 bitów, należy uważać, aby je odczytać i wyzerować, zanim będą miały szansę stracić swoje stany posiadania.
W naszym przypadku dzieje się to, co 6 godzin, ale projekt ma obwody, dzięki czemu można uśpić mikrokontroler PIC i pozwolić BQ2018 obudzić go, gdy prąd wzrośnie powyżej wstępnie zdefiniowanej wartości.
Wdrożenie tego w oprogramowaniu pozostaje ćwiczeniem dla czytelnika.
Dane szeregowe z BQ2018 są zgodne z protokołem o nazwie „hdq”, zdefiniowanym, jako „jednoprzewodowy, asynchroniczny interfejs powrotny z otwartym drenem, do poziomu odniesienia napięcia Vss”.

Chociaż możliwe jest użycie interfejsu UART w mikrokontrolerze PIC16F690 do odczytania tego, potrzebujesz dodatkowych elementów, aby to działało, a poza tym interfejs UART jest potrzebny do wyjścia NMEA.
Problem został rozwiązany przez oprogramowanie za pomocą procedur komunikacyjnych „bit-bang” do komunikacji z układem BQ2018.
Zasadniczo PIC wysyła polecenie i natychmiast zmienia pin wyjściowy na wejście do odbioru danych – musi to nastąpić szybko, ponieważ pierwszy bit danych może się rozpocząć, gdy tylko skończy się czas bitu polecenia R/W (Read/Write).
Jeśli zdefiniujesz NMEA w pliku źródłowym, monitor wyświetli dane NMEA w postaci:
; $IIXDR,U,vvvvvv*CS
; $IIXDR,A,aaaaaa*CS
; $IIXDR,G,hhhhhh*CS

To znaczy wolty, ampery i ładunek. Jeśli dodatkowo zdefiniujesz IDEBUG, zamiast tego zrzuci on dane do logowania:
; ctc; ccr; dtc; dcr; ctc0; ccr0; dtc0; dcr0; ładowanie; ampery; wolty
Jest to świetne do debugowania i rozwiązywania problemów.
Plik z kodem źródłowym projektu jest dostępny tutaj: Battery Meter

Aby podłączyć czujnik, należy usunąć biegun ujemny z akumulatora, podłączyć biegun ujemny akumulatora do zacisku + na czujniku i podłączyć przewód, który wcześniej prowadził do ujemnego zacisku akumulatora do zacisku – czujnika.
Podłącz przewód od + na akumulatorze do BATT + na płytce czujnika i połącz złącza K1 i K2 za pomocą 5-żyłowego kabla.

Aby skalibrować niezrównoważenia, zewrzyj bocznik i przytrzymaj klawisz w górę podczas włączania.
Urządzenie przejdzie w tryb kalibracji i wyświetli działający licznik na wyświetlaczu.
Po około godzinie urządzenie pokaże zmierzone przesunięcie i zapisze je w pamięci EEPROM.
Następnie, aby skalibrować napięcie, zmierz napięcie akumulatora za pomocą DVM (Digital Voltmeter) i ustaw potencjometr P1 na to samo napięcie na wyświetlaczu.

Aby ustawić urządzenie zgodnie z parametrami akumulatora, naciskaj → (w prawo), aż dojdziesz do „Maintenance”, a następnie naciśnij ↓ (w dół).
Spowoduje to przejście do menu, w którym nawigujesz za pomocą klawiszy „w prawo” i „w lewo”; W dół na wartości pozwala dostosować tę wartość za pomocą klawiszy lewo i prawo.
Down akceptuje, a Up przerywa bez zapisywania.
Lewy i prawy klawisz przewijają serię trybów wyświetlania, w których domyślna wartość zero jest prawdopodobnie najbardziej interesująca.
Zobacz kod źródłowy, aby dowiedzieć się więcej.
Autor: Anders Gustafsson (Finlandia)

Komentarze z Facebooka

Komentarze obecnie - OFF.