8. Struktura údaj na LCD displeji

Metody nabíjení NiCd a NiMH akumulátorĤ

56

8. Struktura údajĤ na LCD displeji 8.1 Hlavní menu Hlavní menu je zobrazeno vždy po spuštČní nabíjeþe. Jsou zde prozatím dvČ volby a to VýbČr profilu nabíjení a Práce s pamČtí, viz obrázky 8.1 a 8.2. PĜepínaní mezi položkami je možné pomocí tlaþítek + a – . Volba je provedena tlaþítkem Enter.

Obr. 8.1 – položka hlavní nabídky

Obr. 8.2 – položka hlavní nabídky

8.2 Nabídka volby profilu nabíjení Zde je možno vybrat profil práce nabíjeþe z pĜedem pĜipravených. Pohyb po jednotlivých bodech je zajištČn tlaþítky + a – . VýbČr profilu se provádí tlaþítkem Enter a návrat do hlavního menu pomocí tlaþítka Escape. Na obrázku 8.3 je popsána struktura zobrazovaných informací o profilu.

Obr. 8.3 – zobrazení výbČru profilu

8.2.1 Potvrzení výbČru profilu a spuštČní þinnosti Po výbČru profilu je uživatel vyzván k pĜipojení akumulátoru a odsouhlasení výbČru. Volba lze zrušit stiskem tlaþítka Escape, což je návrat do menu výbČru profilu. Potvrzení výbČru se provede tlaþítkem Enter, þímž se okamžitČ zaþne provádČt nastavený program. Nabídka je obrázku 8.4.

Obr. 8.4 – potvrzení pĜipojení akumulátoru a spuštČní programu

Tomáš Tichý

57

8.3 Nabídka práce s pamČtí V této nabídce je možné odesílat namČĜená data do PC, mazat data z pamČti nabíjeþe a zjišĢovat volnou kapacitu pamČti pro ukládání dat. Data jsou odesílána po stisknutí tlaþítka Enter na nabídce z obrázku 8.5. Odesílání dat je þasovČ nároþné a bČhem odesílání není nijak indikována þinnost nabíjeþe. Odesílání mĤže trvat (podle obsazení pamČti) až 4 minuty.

Obr. 8.5 – podnabídka odeslání hodnot do PC

Data je možné taky kompletnČ smazat pomocí nabídky z obrázku 9.6 a pro zabránČní nechtČného smazání je nutné potvrdit ještČ upĜesĖující dotaz z obrázku 9.7. Mazání je relativnČ rychlé a trvá pĜi libovolném zaplnČní pamČti stejnČ dlouho (cca 10 s).

Obr. 8.6 – podnabídka mazání pamČti

Obr. 8.7 – potvrzovací dotaz

Zbývající volné místo v bajtech je možné zjistit v tĜetí podnabídce. Jeden záznam zabere 4 bajty. PĜíklad výpisu je na obrázku 9.8.

Obr. 8.8 – výpis volné pamČti

8.4 Zobrazované údaje pĜi práci PĜi práci nabíjeþe jsou na displeji zobrazovány veškeré provozní stavy. Aby bylo možné zobrazit veškeré informace, jsou jednotlivé údaje uspoĜádány do 14 podoken s jednou podnabídkou. Zobrazení událostí a možností pĜerušení nebo ukonþení procesu. Jednotlivá podokna jsou popsáná na následujících obrázcích. Pohyb mezi jednotlivými podokny se provádí stisky tlaþítek + a – .


58

Obr. 8.9 – podokno 1 pĜi práci nabíjeþe

Popis položek podokna 1 z obrázku 8.9 x Typ aku – zobrazuje typ použitého akumulátoru. Další možnosti jsou NiMH a LiPb x Nab/vyb proud - zobrazuje aktuální skuteþný proud z nebo do akumulátoru x NapČtí aku – aktuální skuteþné napČtí akumulátoru x Režim práce + zbývající cykly – urþuje aktuální režim práce. První písmeno znaþí nabíjení (N) nebo vybíjení (V), druhé písmeno druh práce. Pro nabíjení jsou možnosti standardní nabíjení (M), automatické nabíjení (A), reflexní nabíjení (R) a nabíjení za diodou (D). Pro vybíjení zobrazuje buć stálý vybíjecí proud (M) nebo automatické snižování (A). Prodleva je signalizována písmeny (WW). ýíslo urþuje pĜi použití programĤ vybít nabít nebo nabít vybít poþet dalších cyklĤ x ýas – zobrazuje þas [mmm:ss] od poþátku jednotlivých režimĤ. PĜechodem mezi režimy se þas nuluje. Pokud je režim práce prodleva je zobrazován þas do konce prodlevy x Dodaný/odebraný náboj – zobrazuje dodaný nebo odebraný náboj z aktuálního režimu práce


Popis položek podokna 2 z obrázku 8.10 x Napájecí napČtí – zobrazuje aktuální hodnotu napájecího napČtí nabíjeþe x Teplota aku – zobrazuje teplotu na externím teplotním þidle pro akumulátor x Teplota chladiþe – teplota na interním tepelném þidlu umístČném na chladícím profilu

Tomáš Tichý

59


Popis položek podokna 3 z obrázku 8.11 x Poþet þlánkĤ – zobrazuje poþet þlánkĤ nastavených v profilu nabíjení x Cyklus x z y – aktuální þíslo cyklu je zapsáno v þísle x z celkového poþtu y nastaveného v profilu nabíjení. x Kapacita akumulátoru – zobrazuje kapacitu akumulátoru nastavenou v profilu nabíjení x Název profilu – zobrazuje jméno aktuálnČ používaného profilu


PĜes podokno 4 je možné získat informace o všech událostech, které nastaly bČhem práce s aktuálním profilem. Do zobrazení událostí lze vstoupit tlaþítkem Enter.

Obr. 8.13 – podokno 5 až 9 pĜi práci nabíjeþe

Popis položek podoken 5 až 9 z obrázku 8.13 x Cykl – popisuje þíslo cyklu v nČmž byla namČĜena následující hodnota. ýíslo cyklu nabývá hodnot 0-9

Metody nabíjení NiCd a NiMH akumulátorĤ x x

60

Dodaný náboj – velikost náboje dodaného v jednom cyklu. Náboj je udán v mAh Odebraný náboj – velikost náboje odebraného v jednom cyklu. Velikost náboje je v mAh

Podokna 5 až 9 se liší jen þísly cyklĤ. Horní Ĝádek je vždy dodaný náboj spodní odebraný. SmČr je odlišen i znaménkem za þíslem cyklu.

Obr. 8.14 – podokno 10 až 14 pĜi práci nabíjeþe

Popis položek podoken 10 až 14 z obrázku 8.14 x Cykl – popisuje þíslo cyklu v nČmž byl namČĜen následující údaj. ýíslo cyklu nabývá hodnot A až J, kde A je 0 a J je 9. Písmena byly použity pro rozlišení údajĤ o náboji a práci x Dodaná energie – urþuje velikost dodané energie pĜi nabíjení. ýíslo je ve Wh x Odebraná energie – urþuje velikost odebrané energie pĜi vybíjení. ýíslo je ve Wh

Rozdíly mezi následujícími okny jsou stejné jako u podoken 5 až 9.

8.4.1 Zobrazení událostí V této podnabídce je možné zjistit informace o událostech vzniklých bČhem práce profilu. Do nabídky je možné vstoupit stisknutím tlaþítka Enter v podoknČ 4. Pohyb mezi jednotlivými položkami je možný pomocí tlaþítek + a – . OpuštČní nabídky je možné pomocí tlaþítka Escape. Vzhled výpisu je na obrázku 8.15.

Obr. 8.15 – rozložení informací na displeji o událostech

Tomáš Tichý

61

Popis položek z obrázku 8.15 x ýas – je to þas [mmm:ss] od spuštČní vybíjení, nabíjení nebo prodlevy. PĜi pĜechodu se þas nuluje a tak zobrazovaný þas není absolutní, ale relativní k aktuálnímu režimu. x PoĜadové þíslo – zobrazuje celkový poþet událostí, protože zapamatovatelných jich mĤže být jen 31 x Zobrazovaná událost x z y – zobrazuje aktuální pozici zobrazované události v bufferu událostí z celkového poþtu. Vyšší þíslo události je novČjší. x Popis události – popisuje nastalou událost. Možné popisy jsou: Start vybíjení, Prodleva, Start nabíjení, Konec vybíjení, Dosažen Dpeak, Uplynul þas, Náboj byl dodán, Pod min. proud, Nab. teplota pĜes, Nab. teplota zpČt, Vyb. teplota pĜes, Vyb. teplota zpČt, Vadný akumulátor, Nizke U napajeci.

8.4.2 Nabídka ukonþení Tato nabídka je vyvolána stisknutím tlaþítka Escape v libovolném místČ zobrazovaných údajĤ. Pomocí této nabídky je možné úplnČ pĜerušit bČh profilu a vyskoþit do nabídky výbČru profilu nebo pĜerušit aktuální režim profilu a pokraþovat následujícím. Vzhled nabídky je na obrázku 8.16.

Obr. 8.16 – nabídka ukonþení programu

Volba je realizována pĜíslušnými tlaþítky pod popisy.


62

9. Ovládací software pro PC Ovládací program pro PC byl napsán v prostĜedí Borland C++ Builder 5 s využitím pĜídavného objektu pro vykreslení grafu. Program umožĖuje uživateli sledovat veškeré dČje v nabíjeþi, sledovat aktuální hodnoty mČĜených veliþin, prohlížet online data v grafu, kalibrovat mČĜící obvody a nastavovat pracovní pĜedvolby nabíjeþe. Program je koncipován jako ladící pomocník k vývoji a proto neobsahuje veškeré náležitosti k zpĜíjemnČní práce uživateli a obsahuje i nČkteré nízkoúrovĖové nastavení a ovládání. V prozatímní verzi softwaru mikropoþítaþe je nutné použití programu v PC k nastavení pĜedvoleb nabíjení.

9.1 Nastavení a ovládání Zde jsou základní ovládací prvky pro práci s informacemi z nabíjeþe, základní ovládání a nastavení pĜipojení. Na obrázku 9.1 je sejmutá obrazovka programu.

Obr. 9.1 – vzhled stránky s nastavením a ovládáním nabíjeþe

K propojení nabíjeþe a programu slouží blok s nastavením Spojení. Zde je nutné vybrat þíslo sériového portu, na který je nabíjeþ pĜipojen a provést propojení stiskem tlaþítka PĜipojit Com. K zjištČní kvality spojení slouží þást Test spojení. Test se spustí tlaþítkem Start a ukonþuje se tlaþítkem Stop. Po stisknutí tlaþítka Start se zaþnou vysílat kontrolní bloky dat,

Tomáš Tichý

63

jejichž poþet je vypsán. ÚspČšnost pĜenosu je signalizována progress barem. Blok Spojení také obsahuje výpis postupu komunikace s nabíjeþem. Blok Ruþní nastavení je nízkoúrovĖová funkce k použití pĜi kalibraci pĜevodníkĤ nebo pĜi vývoji. Nastavení se okamžitČ pĜenese do mikropoþítaþe, kde se nastavené parametry aktivují. S touto funkcí by mČl pracovat jen seznámený uživatel. Nulování je blok urþený pro snadnČjší orientaci v grafu pĜi odeþítání poþítaných veliþin þasu, náboje a práce. Je to opČt blok používaný pĜi vývoji softwaru a ladČní výkonových algoritmĤ nabíjení a vybíjení. Prvky bloku Ovládání grafu již jsou uživatelsky zajímavČjší. Tlaþítko Povol odes. hodnot povolí pĜepnutí posílání dat z textového formátu (viz 7.6.2) na binární formát (viz 7.6.1), pomocí nČhož nabíjeþ odesílá stavy svých nastavovaných a mČĜených funkcí. Ty jsou zobrazeny buć v oblasti Získaných hodnot a nebo nČkteré v grafu. Ovládací prvek Zakaž odes. hodnot má opaþný význam. Tlaþítkem Reset grafu se smaže graf a nastaví se aktuální þas jako nulový bod v grafu. Pomocí tlaþítek Ulož graf a Naþti graf je možné ukládat a naþítat namČĜené grafy do souboru pro pozdČjší zpracování. Tlaþítky PĜeruš program a Zastav vše z bloku Ovládání prĤbČhu se nahrazuje nabídka nabíjeþe ukonþit (viz 8.4.2). V bloku Získaných hodnot jsou vypsány jednotlivé parametry. ýas je zobrazován od spuštČní pĜipojení nabíjeþe k napájení, hodnota CPV je popsána v þásti (7.11) a (7.12.3). Podbloky Data Register 1 a Data Register 2 vypisují stavy výstupĤ posuvných registrĤ 74HCT595 (viz 5.6.2). Tlaþítko Naþti hodnoty slouží k vynucenému naþtení stavĤ nabíjeþe.

9.2 Graf V této sekci je vykreslován z pĜíchozích hodnot graf. Do grafu se vynáší napČtí, proud, náboj, práce, teplota akumulátoru a hodnota CPV. K vykreslování grafu je použita komponenta firmy Steema Software TeeChart Pro 5 Evaluation version [29]. Komponenta není úplnČ nejlepší možné Ĝešení, je ovšem postaþující. K pohybu po grafu slouží pravé tlaþítko myši a její posunování. Pomocí levého tlaþítka a pomocí pohybu z levého horního rohu do pravého dolního rohu bude vybraná oblast pĜiblížena. Zobrazení celého grafu se provede stisknutím levého tlaþítka myši a pohybem z pravého dolního rohu do levého horního rohu libovolné þásti grafu. Vzhled okna s grafem je na obrázku 9.2.


64

Obr. 9.3 – zobrazení grafĤ

9.3 Kalibrace Pomocí této sekce je možné zkalibrovat mČĜící obvody nabíjeþe. Toto okno (obrázek 9.3) není urþené pro bČžnou práci a špatné nastavení mĤže zpĤsobit zniþení nabíjeþe nebo jeho okolí. Více v kapitole (7.7). K spuštČní kalibrace musí být povolené odesílání hodnot do nabíjeþe (viz 9.1). V oknČ kalibrace se tlaþítkem Povol kalibraci z bloku Ovládání. Pokud se budou kalibrovat jen urþité mČĜicí rozsahy, je vhodné naþíst souþasné konstanty z nabíjeþe pomocí tlaþítka Naþti konstanty. Pro zkalibrování jednotlivých napČĢových rozsahĤ je nutné si je jednotlivČ zablokovat stisknutím tlaþítka. Proudové rozsahy se pĜepnou automaticky zvolením proudu z vyššího rozsahu. Poté zvolit dvČ hodnoty z uvedeného rozsahu. Do políþka AD se vyplní údaj z AktAD a do následujícího políþka skuteþnou hodnotu napČtí þi proudu. Jako první údaj se píše vždy vyšší hodnota. Stiskem pĜíslušného tlaþítka Vypoþti dojde k vyþíslení konstant. Ty je možné ještČ ruþnČ doeditovat v políþcích Kx a Ax. Konstanty se uloží do nabíjeþe tlaþítkem Ulož konstanty.

Tomáš Tichý

65

Obr. 9.3 – okno kalibraþního nastavení

9.4 PĜedvolby V tomto oknČ je umožnČno uživateli pĜidávat, mazat a editovat pĜedvolby práce nabíjeþe. Jiným zpĤsobem zatím není možné nastavit práci nabíjeþe. PĜedvolby je možné ukládat a naþítat ze souborĤ pomocí tlaþítek Ulož do souboru a Naþti ze souboru. PĜidání pĜedvolby se provádí tlaþítkem PĜidat pĜedvolbu. Nová pĜedvolba se umístí za aktuálnČ zobrazenou pĜedvolbu. Tlaþítkem Smazat pĜedvolbu se maže aktuálnČ zobrazená pĜedvolba. Naþítání a ukládání pĜedvoleb do nabíjeþe zajišĢují pĜíkazová tlaþítka Naþti pĜedvolby a Odešli pĜedvolby. Provedené zmČny nastavení jsou akceptovány až po stisknutí tlaþítka Ulož pĜedvolbu, kde dojde ke kontrole správnosti zadaných údajĤ. Pohyb mezi jednotlivými pĜedvolbami je umožnČn navigaþními tlaþítky u þísla pĜedvolby. Vzhled okna je na obrázku 9.4.


66

Obr. 9.4 – okno práce s pĜedvolbami nabíjení

Popis nastavení v bloku Obecné: x Název – šestnáctiznakové oznaþení nabíjecí pĜedvolby x Poþet þlánkĤ – udává poþet sériovČ zapojených þlánkĤ v nabíjené akumulátorové sadČ (1 až 25) x Max. nabíjecí teplota – udává teplotu pĜi jejímž pĜekroþení pĜeruší nabíjeþ nabíjení (30-55 °C) x Max. vybíjecí teplota – teplota, nad kterou nabíjeþ pĜeruší vybíjecí proud (30-55 °C) x Kapacita akumulátoru – kapacita jednoho (potažmo paralelní kombinace) þlánku (10-65000 mAh) x Max. dodaný náboj – urþuje maximální velikost dodaného náboje do akumulátorĤ (10-65000 mAh) pĜi ukonþení nabíjení pomocí Delta Peaku nebo podle dodaného náboje x Poþet cyklĤ – poþet nabíjecích a vybíjecích cyklĤ pĜi použití programĤ Nabít vybít nebo Vybít nabít (1-10) x Typ þlánku – urþuje jakého typu je nabíjený akumulátor

Nastavení typu nabíjení vychází z popisu v bodu (7.12). Typ programu urþuje, jakým postupem bude nabíjeþ pracovat. Možné volby jsou: Nabít, Vybít, Nabít vybít, Vybít nabít.

Volba Ukládání vzorkĤ do pamČti po urþuje periodu zápisu informací o prĤbČhu nabíjení do pamČti nabíjeþe (viz bod 7.17).

Tomáš Tichý

67

V bloku Nabíjení se urþí Nabíjecí proud (120-9600 mA), Maximální nabíjecí proud (120-9600 mA) a Citlivost detekce Delta Peaku (1-10 mV na þlánek). Volba Nabíjecí proud je využitá pĜi Standardním nabíjení, Reflexním nabíjení a Nabíjení za ochrannou diodou. Maximální nabíjecí proud urþuje limit regulace automatické volby nabíjecího proudu. Citlivost DP je požadována pĜi volbČ ukonþení nabíjení pomocí poklesu napČtí. Volby Vybíjení jsou Vybíjecí proud (120-6300 mA), Min. vybíjecí proud (1206300 mA) a Automatické snižování proudu. PĜi vybíjení se nastaví proud z volby Vybíjecí proud a pokud je použitá volba Automatické snižování proudu, je proud snižován až na hranici Min. vybíjecího proudu. V bloku nastavení LiPol, LiIon, Pb je možné nastavit hodnotu Max. nabíjecího napČtí (700-45000 mV), která urþuje koneþné nabíjecí napČtí, Min. vybíjecí napČtí (70045000 mV), na které jsou akumulátory vybíjeny a hodnotu Min. nabíjecí proud (1209600 mA), což je hranice, pĜi jejímž dosažení bude nabíjení ukonþeno. V nabídce ýasy je možné nastavit Maximální þas (1-1000 min), který urþuje maximální dobu nabíjení programĤ s ukonþením pomocí detekce DP nebo ukonþených þasem, mimo nabíjení LiPol, LiIon a Pb þlánkĤ. ýas pĜed DP (0-600 s), který blokuje vyhledávání poklesu napČtí po uvedený þas, a tím zabrání nalezení falešného poklesu starších akumulátorĤ. Doba prodlevy mezi pĜechody mezi programy se nastavuje v položce Prodleva (10-3600 s). Poslední nabídkou Konec nabíjení se urþuje, podle jakého algoritmu má nabíjeþ ukonþit nabíjení. Pro NiCd a NiMH þlánky jsou pĜípustné všechny možnosti pro LiPol, LiIon a Pb pouze možnost Náboj. Volba DP má záložní možnosti ukonþení ýas a Náboj.


68

10. ZávČr Cílem bakaláĜské práce bylo prostudovat nabíjecí algoritmy a možnosti vyhodnocení stavu akumulátorĤ. Ze získaných poznatkĤ byl následnČ navržen hardware nabíjeþe, do kterého byly jednotlivé algoritmy implementovány. Konstrukcí hardwaru se podaĜilo splnit požadavky mČĜení a nastavování nabíjecích a vybíjecích algoritmĤ. Ke konstrukci byly použity moderní bČžnČ dostupné souþástky vývodové i pro povrchovou montáž. Požadavek rychlého nabíjení je splnČn výstupním výkonem 150 W (pĜedpokládaný ale nezkoušený výkon by mohl být více než 200 W) a proudy až 9,6 A. Vybíjecí proud je až 6,3 A s povoleným výkonem 60 W. Implementované algoritmy by mČly splnit nároky na provoz nejpoužívanČjších druhĤ akumulátorĤ. Proti pĤvodnímu plánu byly pĜidány i algoritmy nabíjení LiIon, LiPol a Pb akumulátorĤ. V souþasném stavu je nabíjeþ schopen nabíjet pomocí nČkolika algoritmĤ þlánky NiCd a NiMH, volit automaticky nabíjecí proudy pro þlánky NiCd a jedním algoritmem þlánky LiIon, LiPol a Pb. Vybíjení je možné pro všechny þlánky buć konstantním proudem, nebo automaticky snižovaným proudem. Je možné ukládat data nabíjení vnitĜní pamČti pro pozdČjší zpracování na PC, nebo je možné je pĜímo odesílat a nabíjecí proces sledovat na PC. Nastavovaní programĤ je zatím možné jen pĜes PC, ale i tato možnost bude do nabíjeþe doplnČna. V nabíjeþi mohou být uloženy profily nabíjených sad akumulátorĤ, které je možné volit pĜes tlaþítka a LCD displej nabíjeþe, þímž se zjednoduší obsluha pĜi používání stejných akumulátorĤ. V prĤbČhu nabíjecího procesu je možné sledovat základní údaje na LCD displeji nabíjeþe, procházet si dosažené údaje a kontrolovat události vzniklé bČhem práce nabíjeþe. Uživatel je také informován o stavech nabíjení zvukovými signály. Nabíjeþ je odolný proti pĜepólování vstupu i výstupu, nesprávné volbČ parametrĤ pomocí mČĜení teploty nabíjených akumulátorĤ, pĜehĜátí výkonových prvkĤ a proti chybČ Ĝídicího programu. Výsledek splĖuje zadání bakaláĜské práce.

8. Struktura údaj na LCD displeji

Recommend Documents