Circuit precis de testare a capacității bateriei - Tester de timp de rezervă

Circuitul precis de testare a capacității bateriei explicat în articolul următor poate fi utilizat pentru testarea capacității maxime de rezervă a oricărei baterii reîncărcabile în timp real.

De Timothy John

Concept de bază

Circuitul funcționează descărcând practic o baterie complet încărcată testată prin curent constant, până când tensiunea sa atinge valoarea de descărcare profundă.

În acest moment circuitul se întrerupe automat bateria de la sursă, în timp ce un ceas de cuarț conectat oferă timpul scurs pentru care bateria furnizează copie de rezervă. Acest timp scurs pe ceas informează utilizatorul cu privire la capacitatea exactă a bateriei în raport cu curentul de descărcare setat.

Acum, să învățăm funcționarea detaliată a circuitului etster de capacitate a bateriei propus cu ajutorul următoarelor puncte:

Amabilitatea proiectării: Elektor Electronics

Etapele principale ale circuitului

Referindu-ne la schema de mai sus a testerului de timp de rezervă al bateriei, proiectarea poate fi împărțită în 3 etape:

• Etapa de descărcare de curent constant folosind IC1b
• Descărcare profundă Întrerupeți etapa folosind IC1a
• Tăiere externă de alimentare cu ceas cu cuarț de 1,5 V

Un singur amplificator dual op IC LM358 este utilizat pentru implementarea ambelor, a descărcării constante de curent și a procesului de întrerupere a descărcării profunde.

Ambele amplificatoare op din IC sunt configurate ca compartitoare.

Comparatorul op amplificator IC1b funcționează ca un controler precis de descărcare a curentului constant pentru baterie.

Cum funcționează descărcarea bateriei cu curent constant

Sarcina de descărcare fictivă sub formă de rezistențe R8 la R17 este conectată între terminalul sursă MOSFET și linia de masă.

În funcție de curentul de descărcare preferat, se generează o cădere de tensiune echivalentă pe aceste bănci de rezistențe paralele.

Se observă această cădere de tensiune și exact același potențial este reglat la intrarea non-inversă a amplificatorului opțional IC1b, prin presetarea P1.

Acum, atâta timp cât căderea de tensiune a rezistențelor este sub această valoare setată, ieșirea amplificatorului op continuă să rămână ridicată, iar MOSFET rămâne pornit, descărcând bateria la rata de curent constantă preferată.

Cu toate acestea, dacă presupunem că curentul tinde să crească dintr-un motiv oarecare, căderea de tensiune de pe banca rezistorului crește, provocând, de asemenea, potențialul la pinul inversor2 al IC1b pentru a trece peste pinul non-inversor3. Aceasta întoarce instantaneu ieșirea amplificatorului op la 0V oprind MOSFET-ul.

Când MOSFET-ul este oprit, tensiunea de pe rezistor scade, de asemenea, instantaneu, iar amplificatorul operativ pornește din nou MOSFET-ul, iar acest ciclu ON / OFF continuă într-un ritm rapid, asigurându-se că descărcarea constantă de curent este perfect menținută la nivelul predeterminat. nivel.

Cum se calculează rezistențele de curent constant

Banca de rezistențe paralele conectate la terminalul sursă al MOSFET T1 determină sarcina de descărcare constantă a curentului pentru baterie.

Aceasta imită încărcarea reală și rata de descărcare la care bateria poate fi supusă în timpul funcționării sale regulate.

În cazul în care un baterie cu plumb acid este folosit, atunci știm că rata sa ideală de descărcare ar trebui să fie de 10% din valoarea sa Ah. Presupunând că avem o baterie de 50 Ah, atunci rata de descărcare ar trebui să fie de 5 amperi. Bateria ar putea fi descărcată și la viteze mai mari, dar aceasta ar putea afecta grav durata de viață a bateriei și, prin urmare, un 5 amp devine preferința ideală.

Acum, pentru un curent de 5 amp, trebuie să setăm valoarea rezistorului astfel încât să se dezvolte să fie de aproximativ 0,5 V în sine, ca răspuns la curentul de 5 amp.

Acest lucru poate fi evaluat rapid prin legea Ohms:

R = V / I = 0,5 / 5 = 0,1 Ohmi

Deoarece există 10 rezistențe în paralel, valoarea pentru fiecare rezistor devine 0,1 x 10 = 1 Ohm.

Puterea poate fi calculată ca 0,5 x 5 = 2, 5 wați

Deoarece 10 rezistențe sunt în paralel, puterea fiecărui rezistor poate fi = 2,5 / 10 = 0,25 wați sau pur și simplu 1/4 wați. Cu toate acestea, pentru a asigura o funcționare precisă, puterea poate fi mărită la 1/2 watt pentru fiecare rezistor.

Cum se configurează limita de descărcare profundă

Descărcarea profundă întreruptă care stabilește pragul de tensiune cel mai mic pentru rezerva bateriei este gestionată de amplificatorul opțional IC1a.

Poate fi setat în modul următor:

Să presupunem că cel mai mic nivel de descărcare pentru o baterie de 12 V plumb acid este de 10 V. Presetarea P2 este setată astfel încât tensiunea de pe conectorul K1 să producă o precizie de 10 V.

Aceasta înseamnă că inversarea pinului 2 al amplificatorului operațional este acum setată la o referință precisă de 10 V.

Acum, la început, tensiunea bateriei va fi peste acest nivel de 10 V, determinând pinul de intrare care nu inversează pin3 să fie mai mare decât pin2. Datorită acestui fapt, ieșirea IC1a va fi mare, permițând releul să fie pornit.

La rândul său, acest lucru ar permite volajului bateriei să ajungă la MOSFET pentru procesul de descărcare.

În cele din urmă, când bateria este descărcată sub marcajul de 10 V, potențialul pin3 al IC1a devine mai mare decât pin2, determinând ieșirea sa să devină zero și releul este oprit. Bateria este întreruptă și oprită de la descărcarea ulterioară.

Cum se măsoară timpul de backup scurs

Pentru a obține o măsurare vizuală a capacității bateriei în ceea ce privește timpul necesar bateriei pentru a atinge nivelul complet de descărcare, este esențial să aveți un indicator de timp care să arate timpul scurs de la început, până când bateria a atins descărcarea profundă nivel.

Acest lucru poate fi implementat simplu prin conectarea oricărui ceas de perete obișnuit cu acesta Baterie de 1,5V îndepărtat.

Mai întâi, bateria de 1,5 V din ceas este scoasă, apoi bornele bateriei sunt conectate la punctele conectorului K4, cu polaritate corectă.

Apoi, ceasul este ajustat la 12 0 ceas.

Acum, când circuitul este inițiat, a doua pereche a contactelor releului conectează 1,5 V DC de la joncțiunea R7 / D2 la ceas.

Aceasta alimentează ceasul cu cuarț, astfel încât să poată arăta timpul scurs de descărcare a bateriei.

În cele din urmă, când bateria este descărcată profund, releul comută și deconectează alimentarea de la ceas. Ora ceasului îngheață și înregistrează capacitatea precisă a bateriei sau timpul real de rezervă al bateriei.

Procedura de testare

Odată terminat ansamblul testerului de capacitate a bateriei, va trebui să conectați următoarele accesorii la diferiții conectori de la K1 la K4.

K1 trebuie conectat cu un voltmetru pentru setarea nivelului de tensiune de descărcare profundă prin reglarea P2.

K2 poate fi conectat cu un ampermetru pentru a verifica descărcarea constantă a bateriei, deși acest lucru este opțional. Dacă un ampermetru nu este utilizat la K2, asigurați-vă că adăugați o legătură de sârmă peste punctele K2.

Bateria testată trebuie conectată la K3 cu polaritate corectă.

În cele din urmă, terminalele bateriei unui ceas cuarț ar trebui să fie conectate la K4, așa cum s-a explicat în secțiunea anterioară.

Odată ce elementele de mai sus sunt integrate corespunzător și setările presetate P1 / P2 conform explicației anterioare, comutatorul S1 poate fi apăsat pentru inițializarea procesului de testare a capacității bateriei.

Dacă este conectat un ampermetru, acesta va începe imediat să afișeze descărcarea precisă a curentului constant stabilit de rezistențele sursei MOSFET, iar ceasul de cuarț va începe să înregistreze timpul scurs al bateriei.