Описание свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Принципы построения автоматизированного зарядного устройства. Выбор микроконтроллера, языка написания программы-прошивки и среды разработки. Разработка функциональной и электрической принципиальной схем.
Аннотация к работе
На данном этапе развития нашего общества, когда постоянно увеличивается количество транспортных средств и самоходных машин оснащенных аккумуляторными батареями, большая часть потребителей столкнется с необходимостью обслуживания и зарядки аккумуляторной батареи. Казалось бы, в настоящее время зарядные устройства достаточно распространены и не ощущается необходимость в разработке данного устройства. Однако при эксплуатации зарядного устройства в промышленных масштабах и необходимости производить зарядку аккумуляторов каждый день, использование простого бюджетного варианта не представляется возможным. Актуальность использования автоматизированных зарядных устройств в промышленных масштабах уже не вызывает сомнений. Применение автоматизированных зарядных устройств дает целый ряд преимуществ, к которым можем отнести следующее: - снижение трудоемкости процессов;Химическая энергия образуется при взаимодействии материалов, из которых изготовлены положительные и отрицательные пластины аккумулятора и электролит: 1. Химические реакции в свинцовом аккумуляторе описываются уравнением: В токообразующих процессах участвуют двуокись свинца (диоксид свинца), PBO2 (окислитель) положительного электрода, губчатый свинец Pb (восстановитель) отрицательного электрода и электролит (водный раствор серной кислоты H2SO4). Итак, к моменту полной разрядки батареи электролит оказывается очень сильно разбавленным, т. к. кислота оседает на пластины в виде кристаллов сульфата свинца. Большая часть серной кислоты восстанавливается из кристаллов сульфата свинца и возвращается в электролит. С течением времени пластины оказываются покрытыми слоем неэлектропроводного сульфата свинца, а плотность электролита пониженной изза потери кислоты оставшейся в этом сульфате свинца.На начальной стадии разработки формируется структура устройства в соответствии с требованиями технического задания, требований пользователя и правилами техники безопасности. В дальнейшем разрабатывается принципиальная электрическая схема, учитывающая все элементы схемы и их расположение, функциональные узлы и требования технического задания.Данная разработка представляет собой зарядное устройство, которое предназначено для зарядки автомобильных кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12В и емкостью от 40 до 60 А/ч. На лицевой панели зарядного устройства размещен светодиод, сигнализирующий об отключении батареи. С заряжаемой аккумуляторной батареей устройство соединяется двумя многожильными проводами с наконечниками черного(-) и красного( ) цветов и зажимами типа “крокодил”. К недостаткам данного устройства можно отнести относительно не большой максимальный ток заряда, который составляет 4А и отсутствие регулировки тока заряда. Так же к достоинствам этого прибора можно отнести повышенный максимальный ток заряда в 11А.Выбран микроконтроллер PIC 16 фирмы Microchip. Название PIC является сокращением Peripheral Interface Controller, что означает «контроллер интерфейса периферии». Это касается и программной совместимости и по периферии, по напряжениям питания, по средствам разработки, по библиотекам и стекам наиболее популярных коммуникационных протоколов. Данная номенклатура насчитывает более 500 различных модификаций микроконтроллеров со всевозможными вариациями периферии, памяти, производительностью, количеством выводов, диапазонами питания и температуры.[8] Недостатки: 1) В силу машинной ориентации языка ассемблера человеку сложнее читать и понимать программу на нем по сравнению с языками высокого уровня, усложняются отладка и программирование, растет вероятность внесения ошибок и трудоемкость написания программы2.1 Техническое задание на разработку автоматизированного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов Наименование работ: «Разработка автоматизированного зарядного устройства на микроконтроллере PIC16»Устройство предназначено для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Устройство не должно требовать при эксплуатации, работ по настройке и регулировке. Устройство должно иметь возможность зарядки АКБ разных емкостей с номинальным напряжением до 24 В. Требования по транспортабельности не предъявляются. Требования по безопасности и экологической защите не предъявляются.Входное напряжение поступает на импульсный преобразователь, а затем на стабилизатор напряжения, где напряжение становится постоянным. Со стабилизатора напряжения поступает сигнал на блок управления с данными о выходном напряжении. Выпрямленное напряжение поступает на стабилизатор, который состоит из конденсаторов 470МКФ 200В и становиться постоянным напряжением приблизительно 308В (зависит от напряжения в сети), оно поступает на транзисторы MJE13009, которые являются силовыми ключами генератора импульсов.
План
Оглавление
Введение
Глава 1. Автоматизированные зарядные устройства
1.1 Описание предметной области
1.2 Этапы разработки автоматизированного зарядного устройства
1.3 Обзор устройств аналогичного направления
1.3.1 Электроприбор «ЗУ-55А»
1.3.2 Wester CH1
1.3.3 Ergus i-Charge 20
1.4 Выбор микроконтроллера
1.5 Выбор среды разработки программы-прошивки
Вывод к первой главе
Глава 2. Разработка автоматизированного зарядного устройства
2.1 Техническое задание
2.2 Разработка функциональной схемы
2.3 Разработка схемы электрической принципиальной
2.4 Описание работы устройства по схеме электрической принципиальной
2.5 Разработка программы-прошивки микроконтроллера