Универсальное зарядное устройство iMax-B6 по праву считается народным. Любой авиамоделист или человек имеющий в хозяйстве Li-Po аккумуляторы издалека узнает синюю шайтан-коробку.
внешний вид шайтан-коробки
Для своего времени зарядка оказалась настолько революционной и простой, что ее начали копировать все кому не лень. Существуют несколько версий зарядника:
- Оригинал назывался BC-6 и производился компанией Bantam на базе ATmega32/ATmega32L
.
- Потом его удачно слизала SkyRC, а про Bantam все забыли.
- Точная копия SkyRC на ATmega32 сделанная в подвале (такая попалась мне).
- Копия с отличиями в схеме и плате.
- Зарядка на чипе
. Клоном ее назвать трудно так как это устройство совсем на другом микроконтроллере и только внешне похожее на iMax-B6.
- В 2016/2017 году китайцы достигли дна оптимизации и выпустили новый зарядник, который нормально заряжает только литий. Чип в корпусе TQFP48 и без маркировки. Вангуют что это STC или ABOV MC96F6432 . Похоже ванги ошиблсь - это оказался MEGAWIN MA84G564 . Сторонних прошивок нет и похоже не будет.
В сети гуляют как минимум три схемы оригинального iMax-B6. Самая удачная попытка срисовать схему и понять как она работает была предпринята пользователем electronik-irk . Со своими наработками он поделился в сообществе "Рожденный с паяльником".
Но в любой бочке меда всегда найдется ложка дегдя. Нашлась она и в iMax-B6. Это проблема с Δv во время заряда 1.2 вольтовых Ni-Ca и Ni-Mh аккумуляторов. В свое время я писал в сообщество о проблеме с Δv, но ответа так и не получил. Мое мнение - трудности с Δv возникают из-за нескольких косяков. Первый - во время включения и при каждом измерении на конденсаторе C21 и выходных клемах возникает выброс порядка 3-4 вольта, который вносит не хилые искажения Δv у 1.2 вольтовых аккумуляторов.
схема силовой части
Эта проблема легко решается добавлением сопротивления R128 с номиналом 4.7кОм параллельно конденсатору C21. В качестве бонуса этот резистор исправляет баг-фичу некоторых iMax-ов - умирать при включении без нагрузки. При этом обычно горят VT26 или VT27.
Подпаивать R128 надо сюда
Вторая проблема маленькая разрядность АЦП и шумы от блока питания и цифровых цепей. 10bit еле-еле хватает для диапазона 0в - 30в с точностью 0.29мВ. Чтобы хоть как-то облегчить работу АЦП нужно провести комплекс мероприятий:
- Повысить стабильность опорного напряжения.
- Поменять родную прошивку iMax на cheali-charger
. Данная прошивка использует трюк с передискретизацией
и добавлением искуственного шума
. После всех этих доработак вы сможете ловить Δv у Ni-Ca/Ni-Mh при зарядных токах > 0.5C
В iMax-е построенном на ATmega32 применяется не самый точный источник опорного напряжения в 2.5 вольта на базе TL431 . Слегка повысить его стабильность можно допаяв электролитический конденсатор емкостью 10мкФ между AREF и землей.
опорник в левом вехнем углу
О перепрошивки, калибровке и активации режима искусственного шума я опишу во части.
UDP: Как правильно заметил Loll Ol в комментариях, TL431 очень критична к емкости выходного конденсатора. Красным отмечены зоны стабильной работы: 0.001mF - 0.01mF и 10mF.
график стабильности TL431
Воистину говорят: лень - двигатель прогресса! Вот и мне, взбудоражила голову мысль, автоматизировать процесс измерения и тренировки кислотных аккумуляторных батарей. Ведь кто, в здравом уме, будет, в наш век умных микросхем, корпеть над аккумулятором с мультиметрами и секундомером? Наверняка, многие знают «народное» зарядное устройство Imax B6. На хабре есть про него (и даже не одна). Ниже я напишу, что я с ней сделал и зачем.
Внутри оно щедро нашпиговано множеством дифференциальных усилителей, мультиплексором, buck-boost регулятором с высоким КПД, имеет хороший корпус, а в сети можно найти открытый исходный код очень неплохой прошивки. При токе зарядки до 5 ампер, им можно заряжать даже автомобильные аккумуляторы на 50А/ч (ток 0.1C). При всем, при этом этом, богатстве, в качестве датчиков тока, здесь используются обычные 1 Вт резисторы, которые, ко всему прочему, работают на пределе своей мощности, а значит, их сопротивление значительно уплывает под нагрузкой. Можно ли доверять такому измерительному прибору? Подув и потрогав руками эти «датчики» сомнения ушли - хочу переделать на шунты из манганина!
Манганин (есть еще константан) - специальный сплав для шунтов, который практически не изменяют своего сопротивления от нагрева. Но его сопротивление на порядок меньше заменяемых резисторов. Так же, в схеме прибора используются операционные усилители для усиления напряжения с датчика до читабельных микроконтроллером значений (я полагаю, верхняя граница оцифровки - опорное напряжение с TL431, около 2,495 вольт).
Моя доработка заключается в том, чтобы впаять шунты вместо резисторов, а разницу в уровнях компенсировать, изменив коэффициент усиления операционных усилителей на LM2904: DA2:1 и DA1:1 (см. схему).
Схема
Я нигде не учился разработке схем и вообще радиолюбительству, поэтому вносить такие изменения в работающее устройство вот так с ходу, было лениво боязно. И тут на помощь пришел мультисим! В нем возможно, не прикасаясь к паяльнику: реализовать задумку, отладить ее, исправить ошибки и понять, будет ли она вообще работать. В данном примере, я смоделировал кусок схемы, с операционным усилителем, для цепи, обеспечивающей режим заряда:
Резистор R77 создает отрицательную обратную связь. Вместе с R70 они образуют делитель, который задает коэффициент усиления, который можно посчитать примерно так (R77+R70)/R70 = коэффициент усиления. У меня шунт получился около 6,5 мОм, что при токе 5 А составит падение напряжения нем 32,5 мВ, а нам нужно получить 1,96 В, чтобы соответствовать логике работы схемы и ожиданиям её разработчика. Я взял резисторы 1 кОм и 57 кОм в качестве R70 и R77 соответственно. По симулятору получилось 1,88 вольт на выходе, что вполне приемлемо. Так же я выкинул резисторы R55 и R7, как снижающие линейность, на фото они не используются (возможно, это ошибка), а сам шунт подключил выделенными проводами к низу R70, C18, а верх шунта напрямую к "+" входу ОУ.
Лишние дорожки подрезаны, в том числе, и с обратной стороны платы. Важно хорошо припаять проводки, чтобы они не отвалились, со временем, от шунта или платы, потому что с этого датчика запитывается не только АЦП микроконтроллера, но и обратная связь по току импульсного регулятора, который, при пропадании сигнала, может перейти в максимальный режим и угробиться.
Схема для режима разрядки принципиально не отличается, но, так как я сажаю полевик VT7 на радиатор, и увеличиваю мощность разрядки до предела полевика (94Вт по даташиту), хотелось бы и максимальный ток разряда выставить по-больше.
В результате я получил: R50 – шунт 5,7 мОм, R8 и R14 - 430 Ом и 22 кОм соответственно, что дает требуемые 1,5 вольт на выходе при токе через шунт 5 А. Впрочем, я экспериментировал и с большим током - максимум вышло 5,555 А, так что зашил в прошивку ограничение до 5,5 А (в файле «cheali-charger\src\hardware\atmega32\targets\imaxB6-original\HardwareConfig.h»).
По ходу вылезла проблема - зарядник отказался признавать, что он откалиброван (i discharge). Связано это с тем, что для проверки используется не макроопределение MAX_DISCHARGE_I в файле «HardwareConfig.h», а вторая точка калибровки для проверки первой (точки описаны в файле «GlobalConfig.h»). Я не стал вникать в эти тонкости хитросплетения кода и просто вырезал эту проверку в функции checkAll() в файле «Calibrate.cpp».
В результате переделок, получился прибор, который обеспечил приемлемую линейность измерений в диапазоне от 100mA до 5А и который можно было бы назвать измерительным, если бы не одно но: так как я оставил мощный разрядный полевик внутри корпуса (несмотря на улучшенное охлаждение), нагрев платы от него все равно вносит искажение в результат измерения, и измерения немного «плывут» в сторону занижения… Не уверен, кто именно виноват в этом: усилитель ошибки или АЦП микроконтроллера. В любом случае, ИМХО, стоит вынести этот полевик за пределы корпуса и обеспечить там ему достаточное охлаждение (до 94Вт или заменить его на другой подходящий N-канальный).
Охлаждение решил сделать из ненужного радиатора на тепловой трубке от мат-платы. На фото видно подходящую по размерам прижимную пластину и площадку транзистора, по периметру которой проложена изолирующая пластмасса - на всякий случай. Пяточек из жала паяльника припаян прямо к плате, к общему проводу - будет играть роль дополнительного теплоотвода от преобразователя:
Собранная конструкция не помешает стоять прибору на ножках:
Готовы к прошивке:
Я испытал эту переделку в пассивном режиме охлаждения: разряд 20 минут 6-вольтовой Pb-батареи максимальным током 5,5А. Мощность высветилась 30...31Вт. Температура на тепловой трубке, по термопаре, дошла до 91°C, корпус тоже раскалился и, в какой-то момент, экран начал становиться фиолетовым. Я, конечно, сразу прервал испытание. Экран долго не мог прийти в норму, но потом его отпустило.
Теперь уже очевидно, что выносной блок нагрузки, с разъемным соединением, был бы наилучшим решением: в нем нет ограничений на размер радиатора и вентилятора, а сама зарядка получилась бы более компактной и легкой (в поле разряд не нужен).
Надеюсь, что эта статья поможет новичкам быть смелее в экспериментах над беспомощными железяками.
Замечания и дополнения приветствуются.
Предупреждение : описанные модификации, при неумелом применении, могут повредить компоненты зарядки, превратить ее в необратимый «кирпич», а так же привести к снижению надежности устройства и создать риск пожара. Автор снимает с себя ответственность за возможный ущерб, в том числе за зря потраченное время.
Если занимаетесь электроникой, возможно у вас есть умная зарядка Imax B6 (mini). В комплект не входят балансировочные разъемы и бокс для установки аккумуляторов. Конечно, умельцы начинают их делать своими руками из подручных материалов или готовых купленных запчастей. У кого-то это получается лучше, а у кого-то — нет. В этом посте подробно расскажу, покажу, как сделать.
Для изготовления мне потребовалось:
1. Бокс 2×18650;
2. Бокс 4×18650;
3. Балансировочные разъемы 2s 3s 4S 5S 6s;
4. Провода AWG18;
5. Щупы бананы;
6. Винтовые клеммные колодки 2EDG-5.08-4P + 2EDGV-5.08-4P — 2шт.;
7. Фольгированный стеклотекстолит.
И так, надо изготовить печатную плату
Сделано в программе Sprint Layout, . Скачать печатной платы, формат lay6
После травления платы, все собираем и припаиваем.
Ниже на фото разъем подключен на 5 пять банок. Шестой отсек держателя использовать не будем, так как заряжаем 5 АКБ.
Не имеет значения какое у вас зарядное, оригинал — не оригинал, все они имеют пять сокетов для балансировки литиевых аккумуляторов до 6 штук. Для подключения к балансировочному сокету, соедините все банки последовательно, затем 1-й провод (красный) разъема идет на плюс сборки, а последний провод на минус сборки, соединения между банками идут на промежуточные провода разъема. На (+ ) первой банки и (— ) последней, необходимо припаять щупы бананы. Ниже приведена схема подключения максимального количества аккумуляторов.
На данном примере видим максимальное подключение аккумуляторов, 6 штук. Для подключения пяти, четырех … делаем аналогично, не забываем соблюдать полярность.
Имеется в виду не самодельное, а готовое китайское. С одной стороны, в продаже есть немало нарозеточных адаптеров с отсеком под 4 АА или ААА элемента. А с другой - литиевые аккумуляторы всё больше и больше задействуют в гаджетах и электронных игрушках, так что нужно выбирать с прицелом на будущее. В общем после долгих размышлений остановился на универсальном программируемом ЗУ imax b6. В продаже есть оригинальные, и есть китайские копии. Чем они отличаются трудно сказать, но мой коллега купил копию и уже почти год успешно гоняет её по полной. Выбор сделан.
Это зарядное не подойдёт тем, кто привык всунуть - нажать, и после нескольких часов снять аккумуляторы. Во-первых к нему требуется дополнительный адаптер (сетевой блок питания) на 12-18 вольт, а во-вторых у него нет отсека подключения АКБ - только два крокодила, которыми цепляем куда требуется. Поэтому для работы с обычными 1,5 В пальчиковыми батареями нужно достать блочок - кассетницу. Но это не проблема - стоят они копейки.
Хотя в комплекте идёт ещё несколько различных шнуров с разъёмами - может когда-нибудь и понадобятся.
Подключаем питание, тут же загорается экран с надписью SkyRc Imax-B6. Кнопки включения/выключения устройства не предусмотрено. После этого попадаем в главное меню.
Перемещаться по нему можно кнопками "Stop" и "<". В главном меню находятся: выбор программы зарядки в зависимости от типа аккумулятора, меню настроек. Вот алгоритм управления:
А так же пункты сохранения и загрузки пользовательских настроек. Выбрать пункт можно нажатием "Enter". Вот, для примера пункт меню заряда Li-Ion:
Еще одним нажатием "Enter" переходим в режим редактирования параметров. Изменяемый параметр в это время мигает. Можно изменить максимальный ток, и напряжение. То же самое и с никель-кадмиевыми.
На каждом этапе работает защита. Зарядка не начнется, если: перепутана полярность батареи, слишком низкое или слишком высокое напряжение, напряжение не соответствует типу батареи или количеству банок, и т. д.
Есть возможность задать ток разряда и заряда, а также количество данных циклов - это такая процедура восстановления подуставших АКБ. После выставления всех параметров, длительным нажатием "Enter" можно начать зарядку.
Пример обозначения на экране: NiCd — никелевый аккумулятор. 0,1 А — текущий ток заряда, 3,02 В — текущее напряжение,DHG — сокращенно от Discharging, заряд. 000:35 — время в минутах и секундах с момента начала программы, 00000 — «емкость» в миллиампер-часах «влитая» в батарею во время зарядки, или полученная из батареи при разрядке. Естественно, вторая цифра будет меньше, и на нее и надо ориентироваться при замере емкости батареи. Описание процесса на фото далее.
Более подробно читайте в прилагаемой к устройству инструкции или скачайте вот этот русскоязычный мануал .
Ещё пару слов про БП. В принципе подойдёт любой блок питания, не обязательно 5-ти амперный (если конечно вам не понадобилось заряжать что-то очень мощное). Для большинства АКБ зарядный ток редко превышает 0,5 А, так что первый попавшийся под руку блок на 12 В, 1 А оказался и последним - с ним imax b6 работает уже второй месяц.
А как же без разборки? Как настоящий радиолюбитель первым делом отвинтил несколько боковых шурупов и взглянул на схему. Тут можно увидеть буззер, стандартный ЖК дисплей, несколько планарных микросхем и другую рассыпуху. Не сомневаюсь, что некоторые умельцы без проблем повторят сей девайс, но для большинства будет оправданным купить готовый, тем более 30 долларов не такие уж большие деньги - покупка деталей уже съест половину суммы.
Сразу же после покупки устроил такой себе день зарядки - пособирал все аккумуляторы, коих накопилось пару десятков, и назначив по 3-5 разрядно-зарядных циклов стал их восстанавливать. В конце цикла раздаётся мелодичный звуковой сигнал, и на экране показывается примерная ёмкость АКБ. Имеет смысл переписать её маркером на корпуса аккумуляторных батарей, чтоб в будущем знать, чего от них можно получить.
Да, плохие банки оно даже не возьмётся заряжать - смело выкидываем их. В общем прикольная и удобная штука, после которой пользоваться обычными ЗУ уже не захочется! Всем пока, материал подготовлен специально для сайта Радиосхемы .
Обсудить статью ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО IMAX B6
Сегодня в наших домах в изобилии различной портативной техники, работающей от элементов питания. В свою очередь элементы питания могут быть различной конфигурации и по размерам, и по напряжению, и по технологии, применяемой для долговременного сохранения запаса электроэнергии. Элементы питания могут быть как одноразовые (солевые батарейки, например), так и многоразово перезаряжаемые элементы питания - аккумуляторы. Следом часто встает вопрос о том, что аккумуляторы для дальнейшего использования необходимо заряжать, хотя производители портативной электроники часто заботятся, о том, чтобы к таким устройствам в комплекте шли специальные зарядные устройства, но на практике не раз случается, что либо для таких аккумуляторов просто нет зарядного устройства (имеется ввиду в комплекте с каким-либо устройством), или покупая пальчиковые аккумуляторы, например, для фотоаппарата не всегда покупается сразу и зарядное устройство (которое как правило всегда приобретается отдельно в таких случаях), либо просто и банально стандартное зарядное устройство потерялось, ну или же наконец в радиолюбительской практике часто приходится заряжать какие-нибудь аккумуляторы, которым охота дать жизнь в каком-нибудь своем устройстве. Так вот, проблему перезарядки аккумуляторов можно решить приобретением специального зарядного устройства для них. Ну а рассмотрим мы сегодня не самое простое зарядное устройство, а всеядное IMAX B6, а точнее его 80 ваттную копию.
Приобрести его можно на торговых интернет площадках или AliExpress . Цена на копию начинается от 20 условных единиц, что до 1,5 - 2 раз дешевле оригинала и к тому же мощнее на 30 Вт. Но копия есть копия - нужно держать глаз пистолетом при покупке, ведь скопировать может и дядя Ляо в подвале. В моем случае продавец оказался и вправду порядочным (отзывы штука полезная) - получил зарядное устройство минимально отличающееся от оригинала - единственное просто сборка корпуса не очень порадовала, а печатная плата изготовлена на высоком качественном уровне.
Характеристики зарядного устройства:
Повертим пришедшую посылку в руках и рассмотрим с разных сторон.
Днище корпуса без голограммы, которая должна присутствовать именно в оригинальном устройстве, и такие сякие китайцы приклеили криво ножку, будут наказаны!
Корпус зарядного устройства сам по себе является радиатором. К слову корпус весь полностью изготовлен из алюминия.
Вот в такой разъем необходимо подключить внешний источник питания 11 -18 вольт. Вообще есть варианты копий со встроенным внутрь источником питания, но я не думаю, что это лучше, компактнее да, а вот греться может больше, что не есть хорошо. В отверстии с уголком, рядом с градусником на самом деле разъем - подключать можно или USB, или термометр (в инструкции не сказано, но вроде как это LM35) для контроля температуры заряжаемых аккумуляторов.
С другой стороны разъемы для балансного заряда Li батарей и основной выход плюс минус на все аккумуляторы.
Комплект поставки это инструкция и комплект проводов (блок питания в набор не входит и его нужно покупать отдельно):
При заказе попросил продавца укомплектовать проводами вот с такими разъемами, по умолчанию это будут T-коннекторы.
Вот такая инструкция идет в комплекте на английском и в глянце. Датирована инструкция 2008 годом.
Отдельно к зарядному устройству приобрел 120 Вт универсальный блок питания (правда предназначенный для ноутбуков). Хотя и тут китайцы схитрили и блок оказался на 96 Вт, а 120 всего лишь максимальная.
В комплекте к блоку идет набор разъемов для различных ноутбуков:
Для зарядного устройства идеально подходит штекер под номером три слева с белым колечком.
Напряжение блока питания можно регулировать от 12 вольт до 24 вольт.
Ну что же, внешне все оценили, приступим к разборке!
Откручиваем боковые крышки и достаем днище корпуса, к которому прикручена плата.
Как сразу можно заметить, плата изготовлена очень качественно, все элементы для поверхностного монтажа стоят ровно (электролитические конденсаторы не в счет), флюс отмыт, нигде нет никаких загрязнений, пайка блестит, все запаяно аккуратно. Даже глаза радуются! Преобразователь напряжения в устройстве используется импульсный - это только для заряда аккумуляторов, Стабилизатор для микроконтроллера устройства расположен на обратной стороне платы. Перенесем свой взор туда.
Как видно, все теплонагруженные элементы расположены на обратной стороне печатной платы и прижимаются к корпусу устройства, который, как вы помните, является как раз и радиатором по совместительству.
Прижимается все к корпусу через терморезинки.
Порадовала штамповка якобы для вентиляции, которая практически не имеет щелей для циркуляции воздуха.
Пожалуй один из самых интересных вопросов это на базе чего построено зарядное устройство. Но тут разочарование - мы этого не узнаем, так как надпись затерта на корпусе микросхемы микроконтроллера. Вообще на глаз очень похоже на микроконтроллер Atmega16.
Соберем все обратно и попробуем включить, надеюсь ничего не было сломано во время разборки..)
При включении питания появится в самом начале надпись с названием устройства. И далее можно приступать к работе с устройством, выбрать нужный режим, задать параметры тока зарядки и нажать старт, после проверки аккумулятора начнется процесс заряда аккумулятора по заданному алгоритму в зависимости от выбранного типа. В случае неправильного выбора, например поставить NiMH аккумулятор вместо Li-ion, устройство выдаст ошибку и заряд не начнется, аналогично в случае отсутствия аккумулятора вовсе или большего или меньшего количества аккумуляторов подключенных к зарядному устройству по сравнению с выбранными параметрами меню зарядки.
Подключаем провода к зарядному устройству и крокодилами подключаемся к аккумулятору. Стоит предусмотреть держатели для аккумуляторов, так как просто крокодилами не то что не удобно, а иногда невозможно соединиться.
Попробуем зарядить старый аккумулятор от мобильного телефона.
Задаем параметры.
Жмем старт и устройство проверяет аккумулятор.
Заряд пошел. В верхней строке указа тип и количество аккумуляторов, зарядный ток (аккумулятор 700 мАч, однако он убитый и его емкость несколько меньше, в процессе зарядки ток снизится до 300 мА и постепенно снизится до 0 в конце зарядного цикла) и напряжение на аккумуляторе. В нижней строке указывается запущенный процесс зарядки или разрядки, время которое протекает зарядка и емкость заряда вкачанная или выкачанная из аккумулятора.
В конце зарядки раздастся звуковой сигнал и зарядка прекратится. По итогам старенький аккумулятор зарядился за 1 час и его емкость составила почти 200 мАч. И все же значение емкости может быть слегка завышена, судя по всему этот расчет происходит по принципу текущего зарядного тока, перемноженного на время протекания этого тока.
Для различных типов аккумуляторов напряжение задается автоматически (номинальное напряжение плюс напряжение полностью заряженного аккумулятора, так для LiPo номинальное значение 3,7 В, а заряженный аккумулятор даст напряжение в 4,2 В). Номинальное напряжение для NiMH и NiCd 1,2 В, для Li-ion 3,6 В, для LiPo 3,7 В, для LiFe 3,3 В.
Зарядное устройство работает по 4 алгоритмам по умолчанию: Li аккумуляторы (обычная зарядка, балансная зарядка (используются разъемы справа от основного выхода зарядки с многочисленными штырьками), быстрая зарядка, хранение, разрядка), NiMH аккумуляторы (устанавливаем ток зарядки, ток разрядки, количество циклов зарядки-разрядки), NiCd аккумуляторы (устанавливаем ток зарядки, ток разрядки, количество циклов зарядки-разрядки ), свинцовые аккумуляторы (разрядка и зарядка). Также можно сохранить свои данные по некоторым своим комбинациям зарядки аккумуляторов, например 4 аккумулятора NiMH такой-то емкости заряжать таким-то током и по таким-то циклам, чтобы не настраивать каждый раз все это перед зарядкой.
Далее в зарядном устройстве есть меню настроек, где можно задать тип Li аккумулятора , время проверки аккумулятора, настройка D.Peak чувствительности, управление и настройка разъема для USB или термометра и прочее, схема меню на фото:
Для подключения к компьютеру по USB потребуется UART-USB переходник. Выгружаемая зарядным устройством информация содержит лог зарядки или разрядки. Для визуализации полученных данным можно использовать программу Log View от компании SCYRC, разработанную для оригинальных зарядных устройств.
Ну что же, зарядное устройство IMAX B6 вполне себе не плохой агрегат, грамотно заряжает практически все, что используется в портативной технике в качестве элементов питания. Причем заряжать можно все от пальчиковых аккумуляторов до небольших автомобильных аккумуляторов. Единственный недостаток, которой можно отметить, это то, что он заряжает по несколько аккумуляторов только в соединении последовательно. Если бы была реализована раздельная зарядка нескольких аккумуляторов (для Li аккумуляторов балансный режим не в счет), прибор бы был, наверное, лучшим выбором в данном ценовом диапазоне.
