Верига на индикатора за ток на батерията - Прекъснато зареждане, задействано от ток

Опитайте Нашия Инструмент За Премахване На Проблемите





В този пост научаваме за прост сензор за ток на батерията с индикаторна верига, който открива количеството ток, консумиран от батерията по време на зареждане. Представените дизайни също имат автоматично изключване, когато батерията спре да консумира ток при пълното си ниво на зареждане.

Защо токът пада, когато батерията се зарежда

Вече знаем, че докато батерията се зарежда първоначално, тя поема по-голямо количество ток и докато достига до пълно ниво на зареждане, това потребление започва да намалява, докато достигне почти нула.



Това се случва, защото първоначално батерията е в разредено състояние и нейното напрежение е по-ниско от напрежението на източника. Това причинява относително по-голяма потенциална разлика в двата източника.

Поради тази широка разлика, потенциалът от по-високия източник, който е изходът на зарядното устройство, започва да се втурва към батерията с много по-висока интензивност, причинявайки по-голямо количество ток да влезе в батерията.



Тъй като батерията се зарежда до пълното ниво, потенциалната разлика в двата източника започва да се затваря, докато двата източника имат идентични нива на напрежение.

Когато това се случи, напрежението от захранващия източник не може да изтласка допълнителен ток към батерията, което води до намалена консумация на ток.

Това обяснява защо разредената батерия първоначално изтегля повече ток и минимален ток, когато е напълно заредена.

Обикновено повечето индикатори за зареждане на батерията използват нивото на напрежение на батерията, за да покажат нейното състояние на зареждане, тук вместо напрежение се използва величината на тока (ампера) за измерване на състоянието на зареждане.

Използването на ток като измервателен параметър позволява по-точна оценка на батерията се зарежда статус. Веригата също така може да показва моментното състояние на свързаната батерия чрез преобразуване на нейната текуща консумираща способност, докато се зарежда.

Използване на LM338 Прост дизайн

Проста верига на зарядното устройство за прекъсване на тока може да бъде изградена чрез подходящо модифициране на a стандартна LM338 регулаторна верига както е показано по-долу:

LM338 засича верига на зарядно устройство за батерии

Забравих да добавя диод на положителната линия на батерията, така че, моля, не забравяйте да го добавите, както е показано в следващата коригирана диаграма.

Как работи

Работата на горната схема е доста проста.

Знаем, че когато ADJ щифтът на LM338 или LM317 IC е късо със земната линия, IC изключва изходното напрежение. Използваме тази функция за изключване на ADJ за прилагане на текущо откритото изключване.

Когато се подаде входна мощност, кондензаторът 10uF деактивира първия BC547, така че LM338 може да функционира нормално и да произвежда необходимото напрежение за свързаната батерия.

Това свързва батерията и тя започва да се зарежда, като изтегля определеното количество ток според нейния рейтинг Ah.

Това развива потенциална разлика в токочувствителен резистор Rx, който включва втория транзистор BC547.

Това гарантира, че първият BC547, свързан с ADJ щифта на интегралната схема, остава деактивиран, докато батерията може да се зарежда нормално.

С зареждането на батерията потенциалната разлика в Rx започва да спада. В крайна сметка, когато батерията е почти напълно заредена, този потенциал пада до ниво, при което става твърде ниско за второто базово отклонение на BC547, като го изключва.

Когато вторият BC547 изключи първия BC547 се включва и основава ADJ щифта на IC.

LM338 сега изключва напълно, като изключва батерията от зареждането.

Rx може да се изчисли, като се използва формулата на закона на Ом:

Rx = 0,6 / Минимален заряден ток

Тази верига LM338 ще поддържа до 50 Ah батерия с интегралната схема, монтирана на голям радиатор. За батерии с по-висок номинален Ah, може да се наложи IC да бъде надграден с извънбордов транзистор като обсъдени в тази статия .

Използване на IC LM324

Вторият дизайн е по-сложна схема, използваща LM324 IC което осигурява точно разпознаване на състоянието на батерията, както и пълно изключване на батерията, когато текущото потребление достигне минималната стойност.

Как светодиодите показват състоянието на батерията

Когато батерията консумира максималния ток, ЧЕРВЕНИЯТ светодиод ще свети.

Тъй като акумулаторът се зарежда и токът през Rx пада пропорционално, ЧЕРВЕНИЯТ светодиод ще се изключи, а ЗЕЛЕНИЯТ светодиод се включи.

Тъй като батерията се зарежда допълнително, зеленият светодиод ще се изключи, а жълтият ще се включи.

След това, когато батерията е почти напълно заредена, жълтият светодиод ще се изключи, а белият ще се включи.

И накрая, когато батерията е напълно заредена, белият светодиод също ще се изключи, което означава, че всички светодиоди ще бъдат изключени, което показва нулева консумация на ток от батерията поради напълно заредено състояние.

Операция на веригата

Позовавайки се на показаната схема, можем да видим четири операционни усилвателя, конфигурирани като сравнителни устройства, където всеки операционен усилвател има свои собствени предварително зададени входове за текущ сензор.

Високо ватовият резистор Rx формира компонента на преобразувателя на ток към напрежение, който усеща консумирания ток от батерията или товара и го преобразува в съответно ниво на напрежение и го подава към входовете на opamp.

В началото батерията консумира най-голямото количество ток, което произвежда съответно най-голямото падане на напрежението в резистора Rx.

Предварителните настройки са настроени по такъв начин, че когато батерията консумира максималния ток (напълно разредено ниво), неинвертиращият щифт3 на всичките 4 операционни усилватели има по-голям потенциал от референтната стойност на pin2.

Тъй като изходите на всички операционни усилватели са високи в този момент, само ЧЕРВЕНИЯТ светодиод, свързан с A4, светва, докато останалите LED остават изключени.

Сега, когато батерията се зарежда, напрежението в Rx започва да спада.

Според последователната настройка на предварително зададените стойности, напрежението на A4 pin3 пада малко под pin2, което води до намаляване на изхода на A4 и ЧЕРВЕНО води до изключване.

При нисък изход на A4 светва светодиодът за изход A3.

Когато акумулаторът се зареди малко повече, потенциалът A3 на операционни усилватели pin3 пада под неговия pin2, което води до намаляване на изхода на A3, което изключва ЗЕЛЕНИЯ LED.

При нисък изход A3 светва светодиодът за изход A2.

Когато батерията се зареди малко повече, потенциалът на pin3 на A3 пада под своя pin2, което води до изход на A2 да стане нула, като изключва жълтия светодиод.

При нисък изход A2, белият светодиод вече светва.

И накрая, когато батерията е почти напълно заредена, потенциалът на щифт3 на А1 пада под своя щифт2, което води до изход А1 да стане нула и белият светодиод се изключва.

При изключени всички светодиоди показва, че батерията е напълно заредена и токът през Rx е достигнал нула.

Електрическа схема

Списък на частите за предложената верига за индикатор на тока на батерията

  • R1 ---- R5 = 1k
  • P1 ----- P4 = 1k предварителни настройки
  • A1 ----- A4 = LM324 IC
  • Диод = 1N4007 или 1N4148
  • Rx = Както е обяснено по-долу

Задаване на текущия обхват на засичане

Първо, трябва да изчислим обхвата на максималното и минималното напрежение, развито в Rx в отговор на обхвата на тока, консумиран от батерията.

Да приемем, че батерията, която ще се зарежда, е a 12 V 100 Ah батерия , а максималният предвиден обхват на тока за това е 10 ампера. И ние искаме този ток да се развива около 3 V през Rx.

Използвайки закона на Ом, можем да изчислим стойността на Rx по следния начин:

Rx = 3/10 = 0,3 ома

Мощност = 3 х 10 = 30 вата.

Сега 3 V е максималният обхват в ръка. Сега, тъй като референтната стойност на pin2 на операционния усилвател е настроена с помощта на диод 1N4148, потенциалът на pin2 ще бъде около 0,6 V.

Така че минималният диапазон може да бъде 0,6 V. Следователно това ни дава минималния и максималния диапазон между 0,6 V и 3 V.

Трябва да настроим предварителните настройки така, че при 3 V, всички pin3 напрежения на A1 до A4 да са по-високи от pin 2.

След това можем да приемем, че операционните усилватели се изключват в следната последователност:

При 2.5 V през Rx A4 изходът намалява, при 2 V A3 изходът намалява, при 1.5 V A2 изходът намалява, при 0.5 V A1 изходът намалява

Не забравяйте, че при 0,5 V на Rx всички светодиоди се изключват, но 0,5 V все още може да съответства на 1 ампер ток, който се изтегля от батерията. Можем да разгледаме това като нивото на плаващ заряд и да оставим батерията да остане свързана известно време, докато накрая не я премахнем.

Ако искате последният светодиод (бял) да остане светен, докато се достигне почти нулев волт през Rx, в този случай можете да премахнете референтния диод от щифта 2 на операционните усилватели и да го замените с резистор, така че този резистор заедно с R5 създава спад на напрежението от около 0,2 V на pin2.

Това ще гарантира, че белият светодиод при А1 се изключва само когато потенциалът на Rx падне под 0,2 V, което от своя страна ще съответства на почти напълно заредена и подвижна батерия.

Как да зададете предварителните настройки.

За това ще ви трябва фиктивен разделител на потенциал, изграден с помощта на 1K пот, свързан през захранващите клеми, както е показано по-долу.

Първоначално изключете предварително зададената връзка P1 --- P4 от Rx и я свържете с централния щифт на 1 K пота, както е посочено по-горе.

Плъзнете централното рамо на всички предварителни настройки на усилвателя към 1K пот.

Сега коригирайте 1K пота така, че 2.5V да се развие през централното и земното рамо. В този момент ще откриете, че само ЧЕРВЕНИЯТ светодиод свети. След това настройте предварително зададената A4 форма P4, така че ЧЕРВЕНИЯТ светодиод просто да се изключи. Това незабавно ще включи A3 Зелен светодиод.

След това регулирайте 1K пота, за да намалите централното му напрежение до 2V. Както по-горе, настройте предварително зададената A3 P3 така, че зеленото просто да се изключи. Това ще включи жълтия светодиод.

След това регулирайте 1K пота, за да произведете 1,5V в централния му щифт, и настройте предварително зададената А2 P2, така че жълтият светодиод просто да се изключи. Това ще включи белия светодиод.

И накрая, регулирайте 1K пота, за да намалите потенциала на централния щифт до 0.5V. Настройте предварително зададената А1 P1 така, че белият светодиод просто да се изключи.

Предварително зададените корекции вече са готови!

Премахнете 1K пота и свържете отново предварително зададената изходна връзка обратно към Rx, както е показано в първата диаграма.

Можете да започнете да зареждате препоръчителната батерия и да гледате как светодиодите реагират съответно.

Добавяне на Auto Cut OFF

Когато токът намалее до почти нула, релето може да бъде изключено за осигуряване на автоматично изключване на веригата на акумулаторната верига, както е показано по-долу:

Как работи

Когато захранването е включено, кондензаторът 10uF причинява моментно заземяване на pin2 потенциала на операционните усилватели, което позволява изходът на всички операционни усилватели да отиде високо.

Транзисторът на релейния драйвер, свързан на изход А1, включва релето, което свързва батерията с зареждащото захранване чрез N / O контактите.

Сега батерията започва да черпи определеното количество ток, което води до развитието на необходимия потенциал през Rx, което се усеща от pin3 на операционните усилватели чрез съответните предварителни настройки, P1 --- P4.

Междувременно 10uF се зарежда чрез R5, който възстановява референтната стойност на pin2 на операционните усилватели обратно до 0.6V (спад на диода).

Тъй като батерията се зарежда, изходите на операционния усилвател реагират съответно, както е обяснено по-рано, докато батерията се зареди напълно, което води до намаляване на изхода на А1.

При нисък изход А1 транзисторът изключва релето и батерията е изключена от захранването.

Друг полезен настоящ сензорен дизайн на батерията

Работата с този дизайн всъщност е проста. Напрежението на инвертиращия вход се фиксира от предварително зададената P1 на ниво, което е малко по-ниско от спада на напрежението в резисторната банка R3 --- R13, съответстващо на препоръчания ток на зареждане на батерията.

Когато захранването е включено, C2 кара да се появява силен сигнал при неинвертиране на операционния усилвател, което от своя страна води до високо ниво на изхода на операционния усилвател и включва МОП-транзистора.

MOSFET провежда и позволява батерията да бъде свързана през захранващото захранване, позволявайки на зареждащия ток да премине през резисторната банка.

Това позволява да се развие напрежение на неинвертиращия вход на интегралната схема, по-високо от неговия инвертиращ щифт, който фиксира изхода на операционния усилвател за постоянно високо.

MOSFET сега продължава да работи и батерията се зарежда, докато текущият прием на батерията значително не намалее при пълното ниво на зареждане на батерията. Сега напрежението в резисторната банка спада, така че инвертиращият щифт на операционния усилвател вече отива по-високо от неинвертиращия щифт на операционния усилвател.

Поради това изходът на операционния усилвател се понижава, MOSFET се изключва и зареждането на батерията най-накрая спира.




Предишен: MPPT срещу Solar Tracker - Разгледани разлики Напред: Как да използваме резистори с LED, ценерови и транзисторни