Зарядное устройство imax b6 своими руками схема. Термодатчик для модификации. Защита от переполюсовки по питанию
Представляю не совсем обычный обзор популярной зарядки - он написан не столько пользователем, сколько электроником схемотехником. Будет много технической информации и первая в инете реальная принципиальная схема устройства.
Официальная страничка производителя
www.skyrc.com/index.php?route=product/product&product_id=200
Там-же можно скачать инструкцию на английском языке и программное обеспечение
Коробка со всех сторон
Инструкция только на английском языке
Само устройство завёрнуто в мягкий пакетик
Кабели в комплекте
На экран наклеена предупреждающая бирка о том, что если что-то пошло не так - сами виноваты, нечего было без присмотра оставлять:)
Проверка оригинальности прошла нормально (даже не сомневался)
Исходная версия прошивки V1.10
Прошивка была обновлена на V1.12 - в ней добавилась возможность заряжать литий без подключения балансировки, что иногда может быть полезно, а иногда и опасно
Под Win8.1 прошить не удалось - прошивал под Wn7 с переключением языка на английский.
Под WinXP программа отказалась запускаться.
Как работать с этой зарядкой многократно написано в других обзорах (ссылки внизу) и не имеет смысла повторяться, раздувая обзор, поэтому постараюсь рассказывать только новую информацию.
Разбирается зарядка очень просто - на 8 винтиках с торцов
Маленький нестандартный вентилятор охлаждения 25х25х7мм на 15V.
Вентилятор настолько редкий, что даже в каталоге у производителя его не оказалось, видимо по спец заказу делают…
Вентилятор большего размера на это место никак не войдёт.
Температура включения вентилятора 40гр выключения 35гр, работает на выдув горячего воздуха. При нагреве, вентилятор включается сразу на полное входное напряжение и соответственно его скорость вращения определяется входным напряжением. При напряжении более 15В, вентилятор будет перегружаться и сильно шуметь.
Далее, плата откручивается от нижней крышки
И вот она, красавица:)
Собрана аккуратно, пайка качественная, флюс почти отмыт.
Токоизмерительные шунты нормальные проволочные - 0,03Ом для контроля цепи заряда и 0,1Ом для контроля разрядной цепи.
Полная разборка сопряжена с трудностями снятия индикатора - он намертво припаян к основной плате. Максимум, что возможно сделать без выпаивания - это немного отогнуть его 
Дальше мешает разъём подключения вентилятора.
Плата была отмыта от флюса и термопасты (для подробного исследования)
Комплектные провода нормального качества, крокодилы припаяны
Реальную схему iMAX B6 mini найти не удалось, при этом схема простого B6 имеется.
Данная схема имеет множество ошибок, да и вид у неё такой, что глаза сломаешь, пока найдёшь, как эти кусочки между собой связываются.
Делать нечего, надо рисовать нормально читаемую принципиальную электрическую схему B6 mini…
Рисовал тщательно и очень долго, приводя её в понятный вид, потом долго думал…
Для полноразмерного просмотра щёлкните по схеме.
Работает схема вполне понятно (будет ниже), но назначение некоторых элементов разгадать так и не удалось (скорее всего это просто ошибки производителя)
- на плате распаян не подключенный керамический конденсатор
- зачем-то поставлен резистор на входе логического транзистора (который уже имеет его внутри)
- назначение диода в цепи измерения зарядного тока осталось загадкой
Спецификация применяемых компонентов:
Тайваньский контроллер под девизом «Make You Win» (чтобы выиграть)
Принцип работы похож на B6, схема оптимизирована для компактного исполнения, изменения в основном в лучшую сторону.
Для облегчения понимания работы схемы, упрощённо набросал отдельно силовую часть
Силовой преобразователь напряжения собран по классической схеме Step–Up/Down с одним общим накопительным дросселем и двумя ключами. Управление ключами организовано через контроллер при помощи ШИМ, которой и задаётся ток зарядки и разрядки.
Обратная связь зарядной цепи реализована чисто программными средствами.
Частота работы ШИМ в любом режиме около 32кГц
Напряжение на затворе полевика преобразователя Step Down в режиме зарядки при выходном напряжении 4В, активный уровень низкий.
Напряжение на затворе полевика преобразователя Step Up в режиме зарядки при выходном напряжении 16В, активный уровень высокий
Управляющее напряжение для полевика разрядки (работающий в линейном режиме) формируется из ШИМ сигнала через фильтр НЧ, который далее усиливается операционным усилителем (ОУ).
Обратная связь цепи разряда - аппаратная на базе ОУ.
Напряжение на выходе контроллера 11(P2.6) в режиме разрядки
Балансировка работает по принципу дополнительной нагрузки элементов с наибольшим напряжением в общей цепи. Ток балансировки зависит от напряжения на аккумуляторе и составляет 80-160мА на каждый элемент.
Примечательно, что балансировка работает не только при заряде аккумуляторов, но и при разряде тоже, дополнительно нагружая элементы с максимальным напряжением.
Напряжение на каждом элементе измеряется дифференциальным усилителем на базе ОУ и подаётся через коммутатор на АЦП контроллера. На этот-же коммутатор подаётся сигнал с обоих температурных датчиков.
Напряжение считывается довольно точно.
Задающий кварцевый резонатор отсутствует, поэтому точность учёта времени заведомо невысока.
Проверка показала, что мой экземпляр за час убегает на 45 секунд - это вносит дополнительную погрешность измерения ёмкости 1,2% (завышает показания)
Некоторые особенности схемы B6 mini и отличия от B6:
- Имеется два стабилизатора напряжения +5В - линейный для питания контроллера и импульсный для питания подсветки индикатора и подключаемого к USB Wi-Fi модуля беспроводной передачи данных. Наличие питания на USB может сыграть злую шутку - если зарядку подключить к выключенному компьютеру, импульсный преобразователь 5В может выйти из строя!
- USB подключается непосредственно в контроллер без преобразователей.
- Схема контроля напряжения на балансных разъёмах стала более логичной и правильной.
- Схема заметно упростилась за счёт применения логических N-P-N транзисторов DTC114 (маркировка 64) и составных P-N-P транзисторов KST64 (маркировка 2V)
Обнаруженные конструктивные проблемы:
- Габаритные конденсаторы не закреплены герметиком, следовательно зарядку лучше сильно не трясти и не ронять.
Исправляется нейтральным герметиком или компаундом
- Дроссель преобразователя висит на своих ножках и вибрирует при постукиванию по корпусу.
Можно закрепить нейтральным герметиком или компаундом
- Плата разъёмов балансировки припаяна только с одной стороны.
При желании, можно дополнительно пропаять.
- Металлическая рамка дисплея касается обмотки дросселя.
Желательно проложить изолятор или просто отогнуть лапку крепления рамки.
- Одна диодная сборка установлена с лицевой стороны платы и следовательно через пластину не охлаждается - при выходном токе зарядки более 4А, она сильно греется. Простыми способами исправить не получится.
- Полевик цепи разряда охлаждается через очень толстую мягкую силиконовую неармированную термопрокладку (3,5мм), что приводит к его довольно сильному нагреву в режиме разряда. Надеюсь, производитель знал что делал.
Можно теоретически прикинуть. Теплопроводность такой термопрокладки в лучшем случае 3Вт/мК, что при площади теплового контакта корпуса TO-220 1,0см2 и дырчатого корпуса зарядки 0,6см2, толщине 3,5мм даёт нагрев 15ºС на каждый Ватт. Через выводы на плату отводится около 1Вт, остальные 4Вт передаёт прокладка - полевик нагреется не менее 100ºС (4*15+40). Реальная измеренная температура при максимальной мощности 5Вт оказалась аж 114ºС (измерял термрпарой в районе крепёжного отверстия полевика). Немного снизить его температуру можно, если между корпусом и платой мазнуть термопасты.
Охлаждение остальных полупроводников организовано через бутерброд: термопрокладка 1мм - алюминиевая пластина 4мм - термопрокладка 1мм - алюминиевый корпус
Корпус зарядки изолирован от схемы.
Зарядка имеет реальную защиту от переполюсовки питающего напряжения и защиту от переполюсовки подключённого аккумулятора, при этом защита от КЗ отсутствует.
Применяемые ОУ не являются прецизионными, поэтому изначально имеется заметная погрешность уставки малых токов. Например, при типичном начальном смещении ОУ LM2904 3мВ, ток разряда запросто может сместиться на 0,03А, а заряда сразу на 0,1А! Именно поэтому производителю приходится программно калибровать каждую зарядку для уменьшения погрешности уставки токов. Однако, температурный дрейф таким образом уменьшить нельзя.
Устранить этот недостаток возможно, используя прецизионные ОУ (например AD712C, AD8676 и т.д.) и более оптимально развести печатную плату, однако это приведёт к удорожанию производства. Заводская калибровка конечно в какой-то степени снижает это смещение, однако как её проводить самостоятельно - неизвестно.
К зарядке можно подключить внешний датчик температуры:
фирменный SK-600040-01
или самодельный на базе
Внутренний термодатчик расположен непосредственно около полевого транзистора разрядки.
Зарядка учитывает падение напряжения на соединительных проводах при протекании токов заряда и разряда (параметр Resistance Set). Значение параметра сохраняется даже при сбросе настроек по умолчанию. Не рекомендую бездумно менять это значение.
Соединительные провода Бананы-T + T-крокодилы имкют реальное общее сопротивление 38мОм, и оптимальное значение Resistance Set = 85
Некоторые программные глюки:
- отсутствует возможность корректировать напряжение заряда и разряда на Pb аккумуляторах
- литий в режиме стандартной зарядки заряжает аккумулятор до снижения тока 0.1А и менее независимо от уставки тока зарядки, что неверно. Конечный ток зарядки должен быть около 10% от тока уставки.
Соответствие реального и отображаемого напряжений при нулевом токе
0,0В – 0,00В
0,1В – 0,02В
0,2В – 0,12В
0,3В – 0,22В
0,4В – 0,32В
0,5В – 0,42В
0,6В – 0,52В
0,7В – 0,62В
0,8В – 0,72В
0,9В – 0,82В
1,0В – 0,92В
1,1В – 1,02В
1,2В – 1,12В
1,3В – 1,23В
1,4В – 1,33В
1,5В – 1,43В
2,0В – 1,93В
2,5В – 2,44В
3,0В – 2,94В
3,5В – 3,45В
4,0В – 3,95В
4,5В – 4,46В
5,0В – 4,96В
6,0В – 5,96В
7,0В – 6,96В
8,0В – 7,95В
9,0В – 8,94В
10,0В – 9,94В
12,0В – 11,92В
15,0В – 14,90В
20,0В – 19,90В
25,0В – 24,95В
30,0В – 29,95В
Занижение отображаемого напряжения означает, что аккумуляторы будут слегка перезаряжаться.
Соответствие установленного и реального тока заряда в режиме Pb при напряжении 3,5-4,5В
0,1А – 0,092А
0,2А – 0,202А
0,3А – 0,298А
0,4А – 0,399А
0,5А – 0,490А
0,6А – 0,614А
0,7А – 0,712А
0,8А – 0,802А
0,9А – 0,902А
1,0А – 0,997А
1,1А – 1,145А
1,2А – 1,245А
1,3А – 1,340А
1,4А – 1,430А
1,5А – 1,576А
1,6А – 1,675А
1,7А – 1,760А
1,8А – 1,860А
1,9А – 1,956А
2,0А – 2,13А
2,1А – 2,23А
2,2А – 2,33А
2,3А – 2,44А
2,4А – 2,55А
2,5А – 2,66А
3,0А – 3,23А
3,5А – 3,76А
4,0А – 4,20А
4,5А – 4,72А
5,0А – 5,27А
5,5А – 5,81А
6,0А – 6,33А
Включение вентилятора вызывает повышение тока на выходе на 0,03А из-за неоптимальной разводки общего провода.
С прогревом платы, ток заряда немного уменьшается, из-за температурного дрейфа ОУ, а также из-за участка фольги печатной платы в измерительной токовой цепи
График соответствия установленного и реального тока разряда в режиме Pb при напряжении 2-2,5В
Включение вентилятора вызывает повышение тока на выходе на 0,01А
Погрешность установки малых токов разряда очень велика - ток сильно занижен (особенно в диапазоне 0,2-0,8А). Именно поэтому отображаемая ёмкость аккумулятора при разряде зачастую превышает залитую ёмкость. Такое ощущение, что программная калибровка разрядного тока вообще не производилась. Для лития оптимальный ток разряда с минимальной погрешностью получается на токе 1,0А при этом будет завышение измеренной ёмкости на 3,5%
Литий в режиме Fast заряжает до падения тока зарядки 50% и менее в течение 1,5 минут. При этом аккумулятор реально заряжается не полностью (примерно до 95%).
Литий в режиме Charge заряжает до падения тока зарядки 0,1А и менее в течение 1,5 минут независимо от уставки тока зарядки.
LiPo заряжает до 4,20В на элемент (можно корректировать 4,18-4,25В), разряжает до 3,20В на элемент (можно корректировать 3,0-3,3В)
Li-Ion заряжает до 4,10В на элемент (можно корректировать 4,08-4,20В), разряжает до 3,10В на элемент (можно корректировать 2,9-3,2В)
Li-Fe заряжает до 3,60В на элемент (можно корректировать 3,58-3,70В), разряжает до 2,80В (можно корректировать 2,6-2,9В)
Свинец заряжает до 2,4В на элемент (без возможности корректировки) и падения тока 10% и менее в течение 10 секунд
Конечное напряжение разряда свинца 1,8В на элемент (без возможности корректировки) и без задержки
В режиме заряда NiCd и NMH напряжение зарядки подаётся без проверки подключения аккумулятора, при этом на выходе кратковременно появляется напряжение до 26В. Защита от КЗ при этом не работает - будьте осторожны!
Измеряемое входное напряжение слегка завышается - при реальных 12,00В показывает 12,18В
При входном напряжении менее 10В, на экране отображается DC IN TOO LOW (Низкое входное напряжение)
При входном напряжении более 18В, на экране отображается DC IN TOO HI (Высокое входное напряжение)
Максимальная выходная мощность зарядки сильно зависит от величины входного напряжения. Полную мощность она выдаёт только при входном напряжении 15В и более. Не зря родной БП имеет напряжение именно 15В.
График зависимости реальной выходной мощности по всему допустимому диапазону значений входных напряжений:
Максимальная мощность заряда 63Вт превышает заявленные 60Вт потому, что реальный ток превышает отображаемый на дисплее.
Альтернативные прошивки, к сожалению, пока отсутствуют.
Самостоятельная калибровка также пока недоступна.
Выводы: без сомнения, зарядка B6 mini очень интересная и несмотря на недостатки, порадовала своей работой. Потенциал этой зарядки пока ограничен желанием производителя, который не торопиться исправлять хотя-бы программные ошибки.
Надеюсь, информация из обзора была для Вас полезной.
В IMAX B6: схема и печатная плата
Вот я и сделал схему и печатку зарядного устройства. В основном упирал на оформление схемы, печатка получилась так себе. Правда, качество разводки и в оригинале не блещет. Мне не очень интересная оригинальная разводка, ведь я рассматриваю переделку всей печатки.
Есть небольшие отличия от оригинала, потому что я поленился из рисовать. Я не стал рисовать USB-порт, и кварц. Долгое время уже сижу на PIC24, там кварц обычно нафиг не нужен.
Прошу помощи по прохождению нормоконтроля по ГОСТ в оформлении схемы (pdf , p-cad2006). Где есть косяки(кроме того, что нумерация компонентов не по порядку)? Уж сильно много времени убил на оформлении, буквально каждый компонент перерисовывал из своей библиотеки. Получилось красиво, но хочется ещё красивее. Для сравнения, чья-то схема IMAX B6 . Нормоконтролировать картинки в посте не надо, на картинках может быть старая версия.
Вот ещё печатка (тоже P-CAD 2006)
Переченя элементов пока так же нет, почти все номиналы на схеме.
А теперь я расскажу как работает схема. Она весьма интересная.
1. Защита от переполюсовки по питанию
Защита сделана на N-канальном MOSFET транзисторе. Такое решение позволяет обеспечить почти нулевое падение напряжения, по сравнению с защитой на диоде. Например, при токе 3А 12В диод довольно сильно грелся бы, более Ватта.
У этой схемы есть небольшой недостаток: для повышенного напряжения, более 20В, резистор R6 надо заменить на 10-вольтовый стабилитрон.
2. DC-DC преобразователь
Для работы зарядного устройства необходимо наличие регулируемого источника питания. Источника, способного из 12 В сделать как 2В, так и 25В. Вот его схема:
Управляется преобразователь тремя линиями:
1) Линия DCDC/ON_OFF - это запрет работы преобразователя. Подавая на линию 5V, выключается как VT26 (ключ для STEP-UP режима), так и VT27 (ключ для STEP-DOWN режима).
2) Линия STEPDOWN_FREQ двойного назначения: в STEP-UP режиме на этой линии должно быть 5V, иначе питание на катушку L1 не поступит, в step-down на этой линии должна быть частота. Регулируя скважность меняем выходное напряжение.
3) Линия SETDISCURR_STEPUPFREQ. В повышающем режиме на этой линии ШИМ, в понижающем - 0V
Дополнительно реализована защита от КЗ по линии аккумулятора: при превышении зарядного тока сработает VT8, и питание с преобразователя будет снято, транзистор VT26 разомкнётся. Как точно это работает, я не разобрался, можете сами поизучать схему.
Вопрос залу: что делают R114+R115+C20?
Силовые MOSFET ключи VT26 и VT27 управляются двухтактный эмиттерным повторителем: VT13-VT14 и VT17-VT18.
Частота работы преобразователя 31250кГц.
Данный преобразователь нельзя включать без минимальной нагрузки, в качестве которой выступает R128. Причём, в моей версии зарядки, он припаян напаян он поверх других элементов - ошибка разработчиков.
3. Включение аккумулятора
Ни один вывод аккумулятора не подключен на землю напрямую. Это касается как силовых цепей, так и балансировочного разъёма. Плюс аккумулятора подключен на DC-DC преобразователь, минус - к зарядному транзистору. Включив Charge transistor, а также регулируя напряжение на DC-DC, устаналивается необходимый зарядный ток.
4. Защита от дурака при переполюсовке аккумулятора
Включением заряда управляет DA4.2, и заряд идёт лишь при правильном подключении аккумулятора. Запретить же заряд может и контроллер, транзистором VT9.
5: Схема разряда
Схема разряда построена на транзисторе VT24 и двух операционниках. Для включения разряда надо открыть VT12. VT24 - разрядный транзистор. Именно он рассеивает тепло при разряде. Управляет им два операционных усилителя.
Посылая на вход двух RC-цепочек меандр,
контроллер формирует напряжение на In+ DA3.2:
DA3.2 - это схема интегратора(фильтр низких частот). Он будет увеличивать напряжение на выходе (и на затворе разрядного транзистора VT24), а значит и разрядный ток до тех пор, пока напряжение на выводах In+ и In-(красные цепи) не сравняются. На In+ подаётся опорный сигнал от контроллера, на In- сигнал со схемы обратной связи на DA3.1. Результат - ток плавно нарастает до номинального
Коричневый провод - запрет разряда. Если на нём 5 Вольт - разряд запрещён.
По синей линии можно проконтролировать фактический разрядный ток.
6. Схема балансировки и измерения напряжения на ячейках
Как, например измерить напряжение шестой ячейки? Напряжение BAL6 и BAL5 с шестой ячейки подаётся на дифференциальный усилитель DA1.1, который из 25В на шестой ячейки вычитает 21В на пятой. На выходе - 4В.
Нижние ячейки измеряются без участия дифференциального усилителя, делителем. Особо отмечу, что измеряется даже "земля"(BAL0).
Выход коммутируется мультиплексором HEF4051BT на контроллер. Без мультиплексора - никак, ног не хватит.
Балансировочная схема сделана на двух транзисторах. Применительно к шестой ячейке это VT22 и VT23. VT22 - цифровой транзистор, в нём уже встроены резисторы, и он подключается напрямую к выводу контроллера. Если микроконтроллер замечает, что какая-то ячейка перезарядилась, он остановит заряд, включит соответствующую перезаряженной ячейке схему, и через резисторы побежит ток около 200мА. Как только ячейка немного разрядилась, вновь включается заряд всей батареи аккумуляторов.
7. Цифровые цепи
Контроллер измеряет контроллером напряжения на плюсе и минусе аккумулятора. Если произойдёт переполюсовка - на экран будет выведено предупреждение.
Подсветка индикатора зачем-то запитана от транзистора, сам индикатор включен в 4-битном режиме.
Ещё из интересного - источник опорного напряжения TL431.
Ещё вопрос к залу про кварц: неужели для ATMEGA кварц обязателен?
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:
- Напряжение питания 11 - 18 вольт
- Зарядный ток от 0,1 до 6 ампер
- Максимальная мощность заряда 80 ватт
- Разрядный ток до 2 ампер
- Максимальная мощность разряда 10 ватт
- Функции зарядного и разрядного устройства
- Зарядка NiMH/NiCd аккумуляторов от 1 банки до 15 последовательно
- Зарядка Li-ion/Polimer аккумуляторов от 1 до 6 банок последовательно
- Масса зарядного устройства 227 г
- Габаритные размеры 133х87х33 мм
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.
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.
Особенности ЗУ imax b6
- Управляется ЗУ микропроцессором
- Отдельная балансировка каждой банки
- Совместимость с Li-ion, LiPo и LiFe батареями
- Совместимость с Ni-Cd, Pb и NiMH батареями
- Широкий диапазон тока зарядки
- Заряд/разряд до напряжения хранения аккумуляторов
- Функция ограничения по времени зараяда
- Мониторинг входного напряжения
- Хранение до 5 наборов параметров батарей в памяти
- Хранение даты ввода батареи в эксплуатацию и срока службы.
Технические характеристики
- Входное напряжение: 11~18v
- Максимальная мощность зарядки: 60W
- Диапазон тока заряда: 0.1~6.0A
- Диапазон тока разряда: 0.1~2.0A
- Ni-MH/NiCd: 1~15 банок
- Li-ion/LiPo: 1~6 банок
- Напряжение Pb батарей: 2~20v
- Габариты: 133x87x33мм
- Цена: около 1500р.
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.
Инструкция по использованию
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.
Схема и детали
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.
Зарядный день
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
Прикупил относительно дёшево универсальное любительское устройство для зарядки большинства распространённых типов аккумуляторов. К сожалению, прибор оказался непригоден для использования по прямому назначению, хотя был полностью исправлен. Проблема в плохой или неверной реализации буквально всех его функций.
Подробности работы собственно Imax B6 разбирать не буду, в сети доступно руководство пользователя, да и зарядка настолько популярна, что можно легко найти множество обзоров по ней. Опишу только особенности этой подделки.
Погнался за дешевизной, получил соответствующий результат. Хотя сейчас и за 30-40 баксов можно легко получить ровно то же самое, китайцы хорошо освоили этот тип подделки. Рецепт его прост — поставить свой микроконтроллер марки Nuvoton, иногда перебитый на Atmel, и запилить туда микропрограмму, максимально внешне похожую на оригинальную. Проблема в том, что программа эта только визуально (по меню) похожа на оригинальную, реализация же функций отвратительна.
Посмотрим на устройство со всех сторон и заглянем внутрь.
Возможно, в дальнем левом углу должен находиться чип, отвечающий за соединение с компом. Забавно, что вместо дорожек всё это место оставлено единым полигоном, а вот шелкографию с маской убрать забыли. Вариант со связью с компом здесь не предусмотрен изначально. Микроконтроллер находится под дисплеем.
Разряд никеля (NiCd, NiMh)
При разряде никеля напряжение измеряется под нагрузкой. Не знаю, как у остальных, но у моих даже хороших (но старых) аккумуляторов довольно высокое внутреннее сопротивление. В итоге при разряде большим током процесс может даже не начаться из-за сильного проседания напряжения батареи. В принципе, это нормально. В этом режиме можно выбрать напряжение разряда, скомпенсировать эту просадку.
Разряд лития (Li-Ion, Li-Po, Li-Fe)
Программы для всех типов лития идентичны, различаются только пороговые напряжения, при достижении которых разряд прекращается. Это напряжение нельзя установить вручную, оно зависит от выставленного напряжения заряда, которое тоже жёстко прошито и зависит только от выбранного типа аккумулятора.
Для лития программа снижает в конце ток, но из-за каких-то проблем с измерениями не может довести процесс до конца, высасывает последние капли часами, причем нижний порог очень часто игнорируется. Зарядник может легко увести напряжение ниже безопасного уровня, что портит литиевые батареи.
При подключении батарейной сборки может сильно разрядиться только часть ячеек, прибор никак не учитывает возможность такого исхода, балансировочное подключение для оценки состояния отдельных ячеек не используется. Можно быстро испортить дорогую даже при разряде до безопасного уровня всей сборки. В единственной попытке полностью разрядить сборку для измерения её ёмкости разброс напряжений ячеек в конце разряда оказался 2,5-3,6 В при безопасном уровне около 3 В.
После переразряда сам зарядник уже не может зарядить батарею обратно, выдавая ошибку «малое напряжение».
У оригинального Imax B6 есть ограничение на мощность разряда в 5 Вт, здесь это ограничение повышено примерно до 7-8 Вт. Вероятно, поэтому устройство при разряде батарей сильно греется, вентилятора внутри нет, всё охлаждение производится за счёт передачи тепла в корпус. Но я не держал в руках оригинальный B6, у него могут быть такие же проблемы и на 5 Вт.
Зарядка никеля
Производитель заявляет зарядку большими токами, 1-2 C вплоть до 5 А. Но в этой подделке в большинстве случаев можно рискнуть поставить лишь 0,2 А. Если установить большее значение, то с большой вероятностью устройство будет считать, что подключено несколько ячеек последовательно и будет подавать повышенное напряжение, что приводит к порче аккумуляторов. Причём излишнее напряжение будет подаваться не сразу, а после небольшой подзарядки и переоценки, т.е. можно подключить батарею, увидеть, что всё вроде в порядке, уйти заниматься другими делами и вернуться в сгоревший дом.
Окончание заряда по Delta Peak реализовано неверно, либо не реализовано вообще, из-за чего батарея часто оказывается недозаряженной. Ещё при запуске программы вылезают ошибки типа «короткое замыкание», «недостаточное напряжение» и «избыточное напряжение», приходится перезапускать несколько раз, пока не заработает.
Зарядка лития (нормальная, быстрая, хранение)
Зарядка литиевой батареи обычно делится на два этапа. На первом происходит зарядка постоянным током заданной величины, здесь зарядка может выдать до 5 А, и проблем с этим нет. На втором этапе производится дозарядка аккумулятора источником напряжения.
И этот, второй, этап почему-то работает очень медленно, иногда затягивая процесс на часы, причин этому я не обнаружил. Вероятно, это как-то связано с ошибочным конечным напряжением для некоторых аккумуляторов. Если заряжать 4,2-В банку до 4,1 В, то зарядка происходит всегда в приемлемые сроки.
В устройстве есть три отдельных программы зарядки — нормальная, быстрая и для хранения. Никаких существенных различий между ними в этом варианте B6 не нашёл. Режим хранения в оригинальной зарядке должен доводить батарею до 3,85 В, разряжая или заряжая её, здесь этот режим всегда просто заряжает батарею до максимума, но в опциях этого режима осталось ограничение от оригинальной программы — ток заряда не может быть больше 1 А. Вообще, разряжать батарею для хранения — плохая идея. И заряжать можно до 100%, хотя уровень 3,85 В, наверное, более предпочтителен, не зря с завода аккумуляторы приходят заряженными примерно до этого напряжения.
Зарядка лития с балансировкой
Ещё больше ерунды происходит при зарядке с подключением балансировочного кабеля. Подделка B6 действительно умеет балансировать ячейки, но только если одна из ячеек не превышает максимально допустимого значения, например из-за зарядки в другом зарядном устройстве с бо льшим конечным напряжением зарядки. В этом случае этот «B6» начинает тормозить, вероятно из-за того, что просто не умеет в таких случаях делать разряд перезаряженной ячейки, из-за чего процесс балансировки просто останавливается. Решение проблемы: разрядить немного всю батарею, после чего запустить балансировку заново.
Балансировка здесь заканчивается при достижении разницы напряжений не более 0,01 В, например после балансировки сборки 4S на 16,8 В (4,2 В на ячейку) напряжения всех ячеек будет в диапазоне 4,19-4,20 В. Поправочка: если батарея, провода или контакты в плохом состоянии, то в итоге можно получить намного больший разброс.
Как и в случае с зарядкой одной ячейки, уменьшение напряжения зарядки до 4,1 В заметно ускоряет процесс.
Еще некоторые особенности
Работу со свинцовыми аккумуляторами не проверял. Эта функция изначально сделана по принципу «лишь бы было», и дорогие аккумуляторы портить для теста я не собираюсь, особенно учитывая склонность этой зарядки разряжать батарею ниже безопасного порога, что для свинца актуально, как и для лития.
Напряжение, отображаемое на дисплее в процессе заряда или разряда, имеет мало общего с напряжением на батарее. Это какое-то внутреннее оценочное значение, никак не интересное пользователю. Если на основе подобных непонятных значений происходит измерение ёмкости, то этой функции, считай, тоже нет. Возможно, проблема в плохих проводах и контактах.
Блок питания в комплект не входит, нужен блок на 11-18 В с отдачей не менее 50 Вт. Если хочется взять модель с блоком питания, ищите B6AC. Я использовал адаптер питания от старого ноутбука на 16 В / 4,5 А (72 Вт), он отлично подошёл. В комплект входят провода с крокодилами для питания от автомобильного аккумулятора.
Оригинальный B6 можно подключить к компу с помощью . В этой подделке такой функции и соответствующего пункта меню нет. Я также очень рассчитывал и на эту функцию. Также, в отличие от оригинала, в этой подделке нет функции калибровки.
Иногда на экране остаются буквы от предыдущих сообщений.
Оригинальный Imax B6
Так как в этой подделке все функции оригинального B6 скопированы как можно более точно, то можно получить некоторое впечатление и об оригинальном устройстве.
Зарядное устройство имеет неотключаемые функции защиты от короткого замыкания, низкого и высокого напряжений. При практическом использовании эта защита только мешает, являясь лишь слабой реализацией защиты от дурака, запускающего, например, программу для лития на никеле. С проблемными батареями защита также усложняют работу, например, приходится держать под рукой ещё один зарядник для подзарядки банок до приемлемого уровня, если они были переразряжены. Но есть и полезный тип защиты — остановка при разрыве цепи, причём она срабатывает и для всех входов балансировочных разъёмов.
Переключение между типами лития выполнено как пользовательская настройка, для которой нужно перебирать всё меню устройства. Очень неудобно. Также при работе с литием нет возможности самому указывать уровни заряда и разряда. Отсутствует возможность зарядки до 4,35 В.
За цену оригинального B6 здесь мог бы быть куда более продвинутый дисплей. Монохромный дисплей из двух строчек по 16 символов в таком непростом устройстве выглядит просто смешно. Микропрограмма устройства тоже не блещет информативностью, выдаёт по большей части бесполезную информацию.
Выводы
Устройством пользовался недолго, но уже понял, что из всех программ можно использовать только 1-2, да и то только в случае отсутствия под рукой нормального устройства и наличия кучи свободного времени.
Так как этот тип подделки на основе чипа от Nuvoton уже очень популярен, есть шанс, что для него придумают альтернативные прошивки, как это было сделано с оригинальным B6 и более точными копиями. Главное, чтобы железо позволяло делать все те вещи, что делает оригинальное устройство.
Чего я хотел от этой зарядки? Всего понемногу и в рабочем состоянии: быструю зарядку никеля, зарядку с балансировкой, измеритель ёмкости, подключение к ПК, функцию зарядки для хранения. Из этого всего я получил только зарядку с балансировкой, да и ту с существенным ограничением и очень долгим временем работы. Подделка не стоит даже потраченных на неё $19.
Меня не очень волнует тот факт, что вместо известного микроконтроллера установлен какой-то малоизвестный другой, лишь бы работало, но увы, это не так. Возможно, альтернативный микроконтроллер хуже по характеристикам, и аналогичную оригинальной программу для него написать нельзя, но более вероятно, что виноват какой-то конкретный программист. Вообще, замена выглядит более интересной хотя бы уже большей точностью АЦП (12 бит против 10 у ATmega32 у оригинала), но точных данных пока нет, даташит не удалось найти даже на сайте производителя, данные по АЦП взяты из общего описания серии M051 .
Из всех функций действительно полезной оказалась только зарядка с балансировкой, но только если заряжать аккумуляторы до 4,1 В (выбрать в настройках тип лития LiIo). Буду заряжать ею . Для этой батареи я сначала планировал купить отдельный балансировочный зарядник на 1 А, который обошёлся бы мне примерно в 12 долларов, Этот зарядник с учётом частичного возврата в ходе диспута с продавцом обошелся мне ещё дешевле, причём ток зарядки здесь может быть до 3,3 А (для аккумуляторных сборок с меньшим напряжением до 5 А).
Если хотите попробовать найти оригинальное зарядное устройство, попробуйте поискать по ключевым фразам «genuine imax b6» и «original imax b6». После покупки лучше вскрыть и убедиться, что внутри стоит микроконтроллер от Atmel, причём проверять надо не только маркировку, она может быть перебита, но и распиновку чипа. (не уверен, что во всех оригиналах всех годов выпуска будут стоять один и тот же микроконтроллер) Лучше брать на eBay, где с контрафактом борются жёстко. Я брал на AliExpress лот с большим числом заказов и кучей положительных отзывов, купился.
Дополнение от 5 октября 2015 года
На одной из фоток выше видно, что силовые и балансировочные разъёмы стоят кривовато. Если с силовыми это не доставляет проблем, то балансировочные можно случайно вставить не до конца, поэтому решил их поправить. Балансировочные разъёмы припаяны к отдельной небольшой плате, которая вставляется в прорезь основной и там к ней припаивается. Чтобы исправить положение разъёмов пришлось сильно вытащить плату из прорези, что уменьшило площадь пайки с обратной стороны, что несколько снизило прочность соединения. Сам принцип такой фиксации кажется очень ненадежным, можно повредить пайку-крепление при частом использовании разъёмов.
Пришлось также полностью снять основную плату с корпуса, и сразу показалась ещё пара проблем. В отличие от верхней стороны, сзади плата вся испачкана остатками флюса, пришлось отмывать. Силовые транзисторы через прокладку и слой термопасты прижимаются к корпусу. Проблема в том, что термопаста уже вся высохла, пришлось всё счищать и смазывать заново.
При сборке не была убрана защитная плёнка с экрана. Она выглядит очень коряво (см. фото выше), так как приклеена не к самому экрану, а к его рамке. Плёнку эту я снял и поставил новую, но уже только на поверхность экрана. Плёнка здесь лишней точно не будет, так как устройство может эксплуатироваться в полевых условиях.
Литий-полимерную сборку с предельным напряжением 4,2 В заряжаю с балансировкой до 4,1 В (режим Li-Ion). Так процесс завершается довольно быстро, хотя батарея оказывается заряженной не до конца. До 4,1 В заряжаю и другие свои аккумуляторы. Из-за относительно большого зарядного тока у этого зарядного устройства так получается быстрее, чем на старых , пытающихся добить батарею до 4,25 В независимо от её возможностей.
Проверил работу на автомобильном свинцовом аккумуляторе. Зарядка ведёт себя примерно так же неадекватно, как и в случае с никелем. Например, я заряжал наполовину разряженный аккумулятор, конечное напряжение показывалось что-то вроде 13,8 В. Для моего аккумулятора такое напряжение даже не вызовет кипения электролита. Подключив уже почти заряженный аккумулятор, зарядник показал, что будет добивать батарею до 14,5 В (точно не помню). Не критично, но уже приходится следить за пузырьками. Затем я ещё раз подключил зарядку, и конечное напряжение поднялось уже до 15,5 В (примерно), текущее напряжение также повысилось, примерно до 14,5 В (снова не помню точно), что привело к закипанию электролита. В общем, заряжать можно, но только под наблюдением, как в случае с любой обычной автомобильной зарядкой, никаких преимуществ здесь нет. Максимальный ток заряда 4,2 А, маловато.
