Circuitul indicatorului de curent al bateriei - Încărcare declanșată de curent întreruptă

În această postare aflăm despre un senzor simplu de curent al bateriei cu circuit indicator care detectează cantitatea de curent consumată de baterie în timpul încărcării. Modelele prezentate au, de asemenea, o oprire automată atunci când bateria încetează să consume curent la nivelul său complet de încărcare.

De ce scade curentul pe măsură ce bateria se încarcă

Știm deja că, în timp ce o baterie se încarcă inițial, atrage o cantitate mai mare de curent și, pe măsură ce atinge nivelul maxim de încărcare, acest consum începe să scadă, până ajunge aproape la zero.

Acest lucru se întâmplă deoarece inițial bateria este descărcată și tensiunea sa este mai mică decât tensiunea sursei. Acest lucru determină o diferență de potențial relativ mai mare între cele două surse.

Datorită acestei mari diferențe, potențialul de la sursa superioară, care este ieșirea încărcătorului, începe să se grăbească spre baterie cu o intensitate mult mai mare, provocând o cantitate mai mare de curent să intre în baterie.

Pe măsură ce bateria se încarcă la nivelul maxim, diferența de potențial între cele două surse începe să se închidă, până când cele două surse au niveluri de tensiune identice.

Când se întâmplă acest lucru, tensiunea de la sursa de alimentare nu este capabilă să împingă curent suplimentar spre baterie, rezultând un consum redus de curent.

Acest lucru explică de ce o baterie descărcată atrage mai mult curent inițial și curent minim atunci când este încărcată complet.

În mod obișnuit, majoritatea indicatorilor de încărcare a bateriei utilizează nivelul de tensiune al bateriei pentru a indica starea de încărcare, aici, în loc de tensiune, magnitudinea curentului (amperi) este utilizată pentru măsurarea stării de încărcare.

Utilizarea curentului ca parametru de măsurare permite o evaluare mai precisă a încărcare baterie stare. Circuitul este, de asemenea, capabil să indice starea instantanee a unei baterii conectate prin traducerea capacității sale consumatoare de curent în timp ce este încărcată.

Utilizarea LM338 Design simplu

Un circuit de încărcare a bateriei întrerupt curent simplu ar putea fi construit prin modificarea adecvată a circuit regulator standard LM338 așa cum se arată mai jos:

Am uitat să adaug o diodă la linia pozitivă a bateriei, așa că vă rugăm să vă asigurați că o adăugați așa cum se arată în următoarea diagramă corectată.

Cum functioneaza

Funcționarea circuitului de mai sus este destul de simplă.

Știm că atunci când pinul ADJ al IC LM338 sau LM317 este scurtcircuitat cu linia de masă, IC oprește tensiunea de ieșire. Folosim această caracteristică de închidere ADJ pentru implementarea opririi curente detectate.

Când se aplică puterea de intrare, condensatorul de 10 uF dezactivează primul BC547, astfel încât LM338 să poată funcționa normal și să producă tensiunea necesară pentru bateria conectată.

Aceasta conectează bateria și începe să se încarce trăgând cantitatea specificată de curent conform ratingului Ah.

Aceasta dezvoltă o diferență de potențial între rezistor de detectare a curentului Rx care pornește al doilea tranzistor BC547.

Acest lucru asigură faptul că primul BC547 conectat cu pinul ADJ al IC rămâne dezactivat în timp ce bateria este lăsată să se încarce normal.

Pe măsură ce bateria se încarcă, diferența de potențial între Rx începe să scadă. În cele din urmă, când bateria este aproape complet încărcată, acest potențial scade la un nivel în care devine prea scăzut pentru a doua polarizare de bază BC547, oprindu-l.

Când cel de-al doilea BC547 oprește primul BC547 pornește și pune la bază pinul ADJ al IC.

LM338 se oprește deconectând complet bateria de la sursa de încărcare.

Rx poate fi calculat folosind formula legii lui Ohm:

Rx = 0,6 / curent minim de încărcare

Acest circuit LM338 va suporta baterii de până la 50 Ah, cu IC montat pe un radiator mare. Pentru bateriile cu o valoare Ah mai mare, IC poate fi necesar să fie actualizat cu un tranzistor extern discutate în acest articol .

Utilizarea IC LM324

Al doilea design este un circuit mai elaborat folosind un LM324 IC care oferă o detecție precisă a stării bateriei, precum și oprirea completă a bateriei atunci când consumul de curent atinge valoarea minimă.

Modul în care LED-urile indică starea bateriei

Când bateria consumă curentul maxim, LED-ul ROȘU va fi aprins.

Pe măsură ce bateria se încarcă și curentul din Rx scade proporțional, LED-ul ROȘU se va stinge, iar LED-ul VERDE se aprinde.

Pe măsură ce bateria se încarcă în continuare, LED-ul verde se va stinge, iar galbenul se va aprinde.

Apoi, când bateria este aproape de nivelul complet încărcat, LED-ul galben se va stinge, iar albul se va aprinde.

În cele din urmă, când bateria este complet încărcată, LED-ul alb se va stinge, de asemenea, ceea ce înseamnă că toate LED-urile vor fi stinse, indicând un consum de curent zero de către baterie din cauza unei stări complet încărcate.

Funcționarea circuitului

Referindu-ne la circuitul prezentat, putem vedea patru opampuri configurate ca comparatoare în care fiecare amplificator op are intrări de curent presetabile proprii.

Un rezistor cu putere ridicată Rx formează componenta convertorului de curent în tensiune care detectează curentul consumat de baterie sau sarcină și îl transformă într-un nivel de tensiune corespunzător și îl alimentează la intrările opamp.

La început, bateria consumă cea mai mare cantitate de curent, ceea ce produce o cantitate cea mai mare corespunzătoare de cădere de tensiune pe rezistorul Rx.

Presetările sunt setate în așa fel încât, atunci când bateria consumă curentul maxim (nivelul complet descărcat), pinul 3 care nu se inversează din toate cele 4 amplificatoare de operare are un potențial mai mare decât valoarea de referință a pinului 2.

Deoarece ieșirile tuturor amplificatoarelor de operare sunt ridicate în acest moment, doar LED-ul ROȘU conectat cu A4 se aprinde în timp ce restul de LED rămâne oprit.

Acum, pe măsură ce bateria se încarcă, tensiunea pe Rx începe să scadă.

Conform reglării secvențiale a presetărilor, tensiunea A4 pin3 scade ușor sub pin2, provocând scăderea ieșirii A4, iar ledul roșu se oprește.

Cu ieșire A4 redusă, LED-ul de ieșire A3 se aprinde.

Când bateria se încarcă puțin mai mult, potențialul A3 op amplificator pin3 scade sub pinul său 2, provocând scăderea ieșirii lui A3, care oprește LED-ul VERDE.

Cu ieșire A3 redusă, LED-ul de ieșire A2 se aprinde.

Când bateria se încarcă puțin mai mult, potențialul pin3 al lui A3 scade sub pinul său, ceea ce face ca ieșirea lui A2 să devină zero, oprind LED-ul galben.

Cu ieșire A2 redusă, LED-ul alb se aprinde acum.

În cele din urmă, când bateria este aproape complet încărcată, potențialul de la pinul 3 al A1 scade sub pinul său 2, determinând ieșirea A1 să devină zero, iar LED-ul alb se oprește.

Cu toate LED-urile oprite, indică faptul că bateria este complet încărcată, iar curentul de pe Rx a ajuns la zero.

Diagrama circuitului

Lista pieselor pentru circuitul indicator de curent al bateriei propus

• R1 ---- R5 = 1k
• P1 ----- P4 = 1k presetări
• A1 ----- A4 = LM324 IC
• Diodă = 1N4007 sau 1N4148
• Rx = Așa cum se explică mai jos

Setarea domeniului de detectare a curentului

În primul rând, trebuie să calculăm intervalul tensiunii maxime și minime dezvoltate în Rx ca răspuns la intervalul de curent consumat de baterie.

Să presupunem că bateria care trebuie încărcată este o Baterie de 12 V 100 Ah , iar intervalul maxim de curent prevăzut pentru aceasta este de 10 amperi. Și vrem ca acest curent să se dezvolte în jurul valorii de 3 V pe Rx.

Folosind legea lui Ohm putem calcula valoarea Rx în modul următor:

Rx = 3/10 = 0,3 ohmi

Putere = 3 x 10 = 30 wați.

Acum, 3 V este intervalul maxim în mână. Acum, deoarece valoarea de referință la pin2 a amplificatorului op este setată utilizând o diodă 1N4148, potențialul la pin2 va fi în jur de 0,6 V.

Deci, intervalul minim poate fi de 0,6 V. Prin urmare, acest lucru ne oferă intervalul minim și maxim între 0,6 V și 3 V.

Trebuie să setăm presetările astfel încât la 3 V, toate tensiunile pin3 de la A1 la A4 să fie mai mari decât pinul 2.

Apoi, putem presupune că amplificatoarele op se vor opri în următoarea succesiune:

La 2,5 V la ieșire Rx A4 scade, la 2 V ieșire A3 scade, la 1,5 V ieșire A2 scade, la 0,5 V ieșire A1 scade

Amintiți-vă, deși la 0,5 V peste Rx, toate LED-urile se opresc, dar 0,5 V pot corespunde în continuare curentului de 1 amp care este tras de baterie. Putem considera acest lucru ca fiind nivelul de încărcare plutitoare și putem permite bateriei să rămână conectată pentru o perioadă de timp, până când o scoatem în cele din urmă.

Dacă doriți ca ultimul LED (alb) să rămână aprins până când se atinge aproape zero volt pe Rx, în acest caz puteți scoate dioda de referință de la pinul 2 al amplificatorilor op și înlocuiți-l cu un rezistor astfel încât acest rezistor împreună cu R5 creează o cădere de tensiune de aproximativ 0,2 V la pin2.

Acest lucru va asigura faptul că LED-ul alb de la A1 se oprește numai atunci când potențialul Rx scade sub 0,2 V, ceea ce la rândul său va corespunde unei baterii aproape complet încărcate și detașabile.

Cum se setează presetările.

Pentru aceasta, veți avea nevoie de un divizor de potențial fictiv construit folosind o oală de 1K conectată la bornele de alimentare, așa cum se arată mai jos.

Inițial, deconectați legătura presetată P1 --- P4 de la Rx și conectați-o cu pinul central al potului de 1 K, așa cum este indicat mai sus.

Glisați brațul central al tuturor presetărilor amplificatorului operațional către potul de 1K.

Acum, reglați vasul de 1K astfel încât să se dezvolte 2,5V peste brațul central și brațul de la sol. Veți găsi că LED-ul ROȘU este aprins în acest moment. Apoi, reglați presetarea A4 P4 astfel încât LED-ul ROȘU să se oprească. Acest lucru va porni instantaneu LED-ul verde A3.

După aceasta, reglați vasul de 1K pentru a reduce tensiunea pinului central la 2V. Ca mai sus, reglați presetarea A3 P3 astfel încât culoarea verde să se oprească. Aceasta va porni LED-ul galben.

Apoi, reglați vasul de 1K pentru a produce 1,5V la pinul central și reglați presetarea A2 P2 astfel încât LED-ul galben să se oprească. Aceasta va aprinde LED-ul alb.

În cele din urmă, reglați vasul de 1K pentru a reduce potențialul pinului central la 0,5V. Reglați presetarea A1 P1 astfel încât LED-ul alb să se oprească.

Ajustările presetate s-au încheiat!

Scoateți potul de 1K și reconectați legătura de ieșire presetată înapoi la Rx așa cum se arată în prima diagramă.

Puteți începe să încărcați bateria recomandată și să urmăriți cum LED-urile răspund în consecință.

Adăugarea unei tăieri automate

Când curentul se reduce la aproape zero, un releu ar putea fi oprit pentru a asigura o tăiere automată a circuitului circuitului de baterie detectat de curent, după cum se arată mai jos:

Cum functioneaza

Când alimentarea este pornită, condensatorul 10uF determină o împământare momentană a potențialului pin2 al amplificatorilor op, ceea ce permite ieșirea tuturor amplificatorilor op.

Tranzistorul driverului releului conectat la ieșirea A1 pornește releul, care conectează bateria cu sursa de încărcare prin contactele N / O.

Bateria începe acum să extragă cantitatea de curent stipulată, determinând potențialul necesar să se dezvolte în Rx, care este detectat de pinul 3 al amplificatoarelor op prin intermediul presetărilor respective, P1 --- P4.

Între timp, 10uF se încarcă prin R5, care restabilește valoarea de referință la pinul 2 al amplificatorilor op înapoi la 0,6V (cădere diodă).

Pe măsură ce bateria se încarcă, ieșirile amplificatorului operațional răspund corespunzător, așa cum s-a explicat anterior, până când bateria se încarcă complet, provocând scăderea ieșirii A1.

Cu ieșire A1 scăzută, tranzistorul oprește releul și bateria este deconectată de la sursă.

Un alt design util de întrerupere a bateriei cu curent

Funcționarea acestui design este de fapt simplă. Tensiunea la intrarea inversă este fixată de presetarea P1 la un nivel care este doar mai mic decât căderea de tensiune pe banca rezistorului R3 --- R13, corespunzător curentului de încărcare recomandat al bateriei.

Când alimentarea este pornită, C2 determină apariția unui maxim la non-inversarea amplificatorului op, care la rândul său face ca ieșirea amplificatorului op să crească și să pornească MOSFET-ul.

MOSFET conduce și permite conectarea bateriei la sursa de încărcare, permițând curentului de încărcare să treacă prin banca rezistenței.

Acest lucru permite să se dezvolte o tensiune la intrarea non-inversantă a CI-ului, mai mare decât pinul său inversor, care fixează ieșirea amplificatorului op la un maxim permanent.

MOSFET continuă acum să conducă și bateria este încărcată, până când admisia curentă a bateriei scade semnificativ la nivelul complet de încărcare a bateriei. Tensiunea de pe banca rezistenței scade acum, astfel încât pinul inversor al amplificatorului operațional merge acum mai sus decât pinul neinversibil al amplificatorului op.

Din această cauză, ieșirea amplificatorului operativ scade, MOSFET-ul este OPRIT și încărcarea bateriei este într-un final oprită.