Всем байкерам привет. У нас в гараже есть три мотоцикла, и зарядное устройство, которое подключаем для зарядки к ним, но для этого приходится вручную переключать его с одного на другой, да ещё и не забыть сделать это с каждым вспомнить, к какому байку оно было подключено последним, что немного ненадежно.

Предлагаемый проект представляет собой четырехсторонний автоматический контроллер совместного использования одного общего зарядного устройства. Схема питается от аккумулятора одного из подключенных мотоциклов. Потребляемый ток составляет около 40 мА, и поскольку она потребляет энергию от заряженной батареи, то не разряжает батареи на других.

Схема постоянно отслеживает какие из четырех подключений используются, поэтому она подключает зарядное устройство только к выходам, которые в настоящее время подключены к байку. Если АКБ отключен во время зарядки, цепь немедленно переключается на следующий подключенный выход.

Светодиодные индикаторы показывают, какой выход в настоящее время подключен к зарядному устройству, какие выходы подключены к АКБ, но не заряжаются в данный момент, а LED индикатор мигающий показывает, что микроконтроллер работает нормально и процесс идёт.

Контроллер был протестирован с использованием умного зарядного устройства OptiMate в стандартном режиме (не с CAN-шиной). Он по идее должен работать с другими зарядными устройствами, но на практике не тестировался.

Контроллер подключает каждый выход к зарядному устройству примерно на 12 часов. Эти циклы контроллера на все 4 выхода идут в течение 48 часового периода (4 х 12 ч).

При переключении с одного АКБ на другой, все выходы отключаются примерно на 30 секунд, чтобы зарядное устройство обнаружило отключение и само сбросилось.

Если на выходе не обнаружено аккумулятора, контроллер просто пропускает этот выход и переходит к следующему в цикле. Если подключен только один байк, через 12 часов он отключается на 30 секунд, а затем снова подключается на 12 часов.

Здесь 5 светодиодов на плате управления.

• Зеленый светодиод непрерывно мигает один раз в секунду, показывая, что контроллер работает.
• Четыре оранжевых светодиода показывают состояние каждого выхода / подключения АКБ.
• Если светодиод не горит, АКБ не обнаружен и канал пропускается.
• Если светодиод горит постоянно, зарядное устройство подключено к выходу.
• Если светодиод кратковременно мигает каждые 2,5 секунды, это означает, что на выходе обнаружено соединение с байком, но зарядное устройство в настоящее время к нему не подключено. Это просто визуальное подтверждение того, что контроллер знает, что мотоцикл подключен.
• Если аккумулятор отключен во время зарядки, контроллер ожидает 30 секунд прежде чем предположить, что аккумулятор отключился. Светодиод выхода в это время горит.

Любой из выходов можно подключить в любой момент. Их не нужно подключать последовательно. Контроллер пропустит неподключенные выходы. Но следует учитывать, что при подключении другого АКБ может пройти до 48 часов (4 x 12 часов), прежде чем его выход будет подключен к зарядному устройству.

Зарядное устройство рассчитано на работу с электрикой 6-12 вольт и токами зарядки не более 3-х ампер. То есть прекрасно будет заряжать и автомобили.

Перед использованием этого контроллера все батареи должны быть в хорошем состоянии и не глубоко разряжены почти в ноль.

Контроллер распределения заряда поможет поддерживать нормальные батареи в хорошем состоянии заряда. Если сильно разряженная или сульфатированная батарея, не подключайте ее к этому контроллеру.

Не используйте на байках, оборудованных шиной CAN или зарядным устройством, установленным в режим шины CAN, поскольку переключение с одной батареи на другую может сбить с толку умное зарядное устройство.

Когда зарядка выполняется с помощью контроллера, индикаторы состояния на ЗУ показывают только состояние батареи, которая заряжается в данный момент.

Когда выходы платы управления подключены к одному или нескольким мотоциклам, контроллер начинает работать. Это происходит, даже если зарядное устройство не подключено, поэтому вы должны убедиться, что контроллер не подключен к АКБ, если зарядное устройство выключено или отсоединено на какое-то время. Хотя контроллер потребляет всего около 50 мА, он в конечном итоге разрядит аккумулятор, если зарядное устройство отсутствует на подключении в течение нескольких дней.

Предупреждение: какая бы у вас ни была схема зарядного устройства и как бы вы ни подключались к батарее, важно использовать предохранитель. Он должен находиться в зарядном проводе со стороны аккумулятора кабеля, поскольку неисправность в проводке или на плате управления может привести к короткому замыканию аккумулятора, что приведет к серьезному повреждению или возгоранию.

Схема принципиальная контроллера ЗУ

• Скачать схему в PDF и прошивку

Схема управляется IC2, микроконтроллером PIC16F628A с прошивкой, написанной на MikroC. На печатной плате есть 4 однополюсных реле, которые соединяют вход зарядного устройства с каждым отдельным выходом. Программное обеспечение управляет работой реле, поэтому в любой момент времени активно только одно реле. При переключении с одного АКБ на другой все выходы отключаются на 30 секунд, чтобы зарядное устройство «увидело» отключение и само сбросилось. Каждый выход активен примерно 8 часов, и контроллер последовательно переключает выходы, так что все 4 выхода будут подключаться в течение 32 часов. Контроллер определяет наличие велосипедной батареи на каждом выходе, поэтому неподключенные выходы пропускаются, например, если подключено только два байка, каждый заряжается 8 часов каждые 16 часов. Тайминги записаны в программное обеспечение микроконтроллера.

Схема питается от аккумуляторов подключенного транспорта. Диоды D1 – D4 подают питание от каждой батареи в цепь. Диоды изолируют аккумуляторные батареи друг от друга, и только АКБ с самым высоким напряжением на клеммах фактически питает цепь. Обычно это аккумулятор, который заряжается в данный момент.

Напряжение на каждом из четырех выходов подается на входы считывания микроконтроллера через резисторную сеть, состоящую из резисторов 10 кОм и 3 кОм. Это делит входное напряжение на 4, так что напряжение на выходе выше примерно 8 В будет подавать 2 В на вход считывания микроконтроллера IC2. Программное обеспечение рассматривает это как высокий логический уровень и позволяет контроллеру определять, какие выходы фактически подключены к мотоциклу.

Питание 12 В от аккумуляторной батареи питает катушки реле, а также 5-вольтовый стабилизатор IC1. Эта микросхема LP2950 подает на микроконтроллер стабилизированное напряжение 5 вольт. Номинальное напряжение обмотки реле составляет 12 В, но оно рассчитано на в 1,5 раза больше, что составляет 18 вольт, поэтому они нормально работают с типичным напряжением на клеммах батареи от 12,5 до 14,8 вольт.

Конденсатор C3 обеспечивает развязку входного питания. C2 делает то же самое для выхода 5 В. C4 требуется стабилизатору напряжения IC1 для поддержания стабильного выходного сигнала. Конденсатор C3 рассчитан на 25 вольт, не используйте здесь детали с более низким напряжением.

Пять светодиодов подключаются к микроконтроллеру через резисторы 560 Ом. Это довольно высокое значение, но оно поддерживает ток светодиода около 5 мА, что помогает снизить общее потребление тока схемой. Если LED суперяркие – можете скинуть ток до 1 мА.

Проводка показана на схеме. Красная линия – это положительное соединение, черная – отрицательное или заземление. Обратите внимание на проводку и соблюдайте полярность. Чтобы не усложнять схему подключения, не показаны предохранители или промежуточные разъемы.

Заземление зарядного устройства и всех мотоциклов соединено на печатной плате. Положительный выход зарядного устройства подается на общий полюс всех четырех реле. Выход каждого реле питает один байк. Когда соответствующее реле включено, положительный выход зарядного устройства подключается к мото и, следовательно, позволяет заряжать аккумулятор.

Матрица транзисторов Дарлингтона ULN2003A используется для переключения реле с использованием четырех из семи выходов. Каждый выход ULN2003A включает диод для ограничения обратного напряжения обмотки реле. Выбор этой микросхемы вместо дискретных компонентов был сделан для того, чтобы компоновка печатной платы стала более простой и компактной. Но вы можете собрать этот узел из транзисторов.

Хотя реле рассчитаны на переключение до 10 ампер, дорожки на печатной плате рассчитаны только на ток около 3-х ампер. Этого более чем достаточно для большинства зарядных устройств для мотоциклов, так как на самом деле зарядное устройство которое используем, выдает только 1 А. Если сильно залудите дорожки на печатной плате припоем вокруг реле и клеммных колодок, то можете увеличить это значение до 6 ампер, как раз для авто. Схема рассчитана на работу только с батареями на 12 вольт – она ??не будет работать с АКБ на 6 или 24 вольт.

Источник питания устройства

Для работы платы требуется номинальное напряжение 12 В постоянного тока. При установленных D1-D4 плата питается от аккумуляторов мотоциклов, подключенных к выходам. Батарея с самым высоким напряжением на ее выводах будет давать смещение одного из диодов, заставляя его проводить и питать контроллер. Остальные диоды смещены в обратном направлении и не проводят. Обычно заряжаемый велосипед будет иметь более высокое напряжение на клеммах аккумулятора, чем другие, поэтому контроллер не разряжает аккумуляторы незаряжаемых велосипедов.

Можете конечно использовать внешний источник питания 12 В постоянного тока, подключенный к разъему «вход внешнего источника питания». В этом случае не используйте диоды D1-D4. При использовании клеммы внешнего питания плата защищена от подключения обратной полярности диодом D5.

Для работы каждого реле требуется около 35 мА, 5 светодиодов когда все включены добавляют еще 25 мА, а остальная часть схемы потребляет около 5 мА. Светодиод мигает с частотой 1 Гц, а светодиоды подключения канала светятся в течение 100 мс каждые 2,5 секунды, постоянно горит только светодиод активного канала, а поскольку в любой момент времени активно только одно реле, среднее потребление тока обычно ниже 50 мА.

Создание менее четырех каналов

Если не нужны 4 канала, то можете убрать светодиоды, резисторы, реле и диод для неиспользуемого канала. Но даже если выход канала не используется, следует установить резистор 3K3 (R7 – R10), чтобы обеспечить низкий уровень входного сигнала считывания канала, а программное обеспечение рассмотрит его как неиспользуемый.

Печатная плата спроектирована так, чтобы можно было использовать внешний кварц для тактового генератора микроконтроллера с применением XT1 / C5 / C6. Тут решено вместо этого использовать внутренний RC-генератор. Хотя это не дает таких точных задержек, для предполагаемого приложения 10-минутная ошибка за 12 часов несущественна. Если хотите использовать кварц, он должен быть на 4 МГц, конденсаторы 15 пФ, и нужно будет изменить конфигурацию при программировании PIC для использования внешнего кварца XT на RA6 / RA7 в качестве источника синхронизации.

При настройке надо проверить наличие источника питания 5 В. Подключите источник постоянного тока 12 В к винтовым клеммам, показанным на фото.

Затем с помощью мультиметра измерьте напряжение на контактах 5 и 14 разъема IC2. Он должен измерять от 4,9 до 5,1 вольт.

Убедившись, что напряжение питания 5 В является правильным, отключите плату от источника питания 12 В. Затем вставьте IC2 (PIC16F628A) и IC3 (ULN2003A) в соответствующие разъемы.

Когда устанавливаете эти две микросхемы, они должны быть вставлены правильно. Каждая микросхема имеет отступ на левом конце, как показано на фотографии. Убедитесь что устанавливаете их так, как показано на рисунке.

Теперь плата собрана, ее можно протестировать. Это должно быть сделано с использованием источника питания постоянного тока 12 Вольт. Лучше не использовать для этого мотоциклетный аккумулятор, так как он будет давать достаточный ток, чтобы вызвать повреждение в случае неисправности (берите лабораторный БП с защитой).

Подключите блок питания 12 В к винтовой клемме «ext power». Светодиод должен начать мигать.

Также можете проверить управление датчиком заряда батареи, подключив провод от положительного источника питания 12 В (красный вывод выше) к положительной выходной винтовой клемме каждого выхода. При этом соответствующий светодиод должен начать мигать; через 30 секунд реле щелкнет и светодиод включится.

Прошивка предназначена для использования с микроконтроллером PIC16F628A. Файл HEX готов к программированию прямо в PIC. Исходный код ‘C’ был написан с использованием MicroC PRO 6.4.0

Слово конфигурации PIC задано правильно в файле HEX, значение его ix 0x217C. Если нужен программатор PIC, рекомендуем Microchip PICKit 2, он достаточно дешев и надежен.