Krug punjača baterija pomoću fiksnih otpornika

Ovaj univerzalni krug automatskog punjača baterija izuzetno je svestran svojim funkcioniranjem i može se prilagoditi svim vrstama punjenja baterija, pa čak i za primjenu solarnog regulatora punjenja.

Glavne značajke univerzalnog punjača baterija

Univerzalni krug punjača akumulatora mora imati sljedeće glavne značajke:

1) Automatsko isključivanje punog napunjenja baterije i automatski slaba baterija inicijalizacija punjenja, s odgovarajućim upozorenjima LED indikatora.

2) Prilagodljiv na sve vrste punjenja baterija

3) Prilagodljiv bilo kojem naponu i AH bateriji.

4) Strujno kontrolirani izlaz

5) Koračno punjenje 3 ili 4 koraka (izborno)

Od gore navedenih 5 značajki, prve 3 su ključne i postaju obvezne značajke za bilo koji univerzalni krug punjača baterija.

Međutim, uz ove značajke, automatski punjač baterija također mora biti izuzetno kompaktan, jeftin i lak za rukovanje, inače bi dizajn mogao biti prilično beskoristan za ljude s manje tehničkog znanja, zbog čega bi se poništavala 'univerzalna' oznaka.

Već sam raspravljao o mnogim raznolikim krugovima punjača baterija na ovom web mjestu, što uključuje većinu istaknutih značajki koje su u osnovi potrebne za optimalno i sigurno punjenje baterije.

Mnogi od ovih krugova punjača baterija koristili su jedan opamp radi jednostavnosti i koristili su mogućnost histereze za provođenje automatskog postupka obnove punjenja baterija.

Međutim, s automatskim punjačem baterija koji koristi histerezu u opampu, podešavanje unaprijed postavljene povratne sprege ili promjenjivog otpornika postaje presudan postupak i malo komplicirana stvar posebno za novopridošlice .. budući da zahtijeva neumoljiv postupak pokušaja i pogrešaka dok se ne finalizira ispravna postavka.

Dodatno postavljanje prekida za prekomjerno punjenje također postaje dosadan postupak za svakog novopridošlog koji možda pokušava postići rezultate brzo svojim krugom punjača baterija.

Korištenje fiksnih otpornika umjesto lonaca ili unaprijed postavljenih postavki

Ovaj se članak posebno usredotočuje na gornje pitanje i zamjenjuje lonce i pretpostavke fiksnim otpornicima kako bi se uklonile dugotrajne prilagodbe i osigurao dizajn bez muke za krajnjeg korisnika ili konstruktora.

Već sam raspravljao o jednom ranijem članku koji je detaljno objasnio histerezu u opampovima, koristit ćemo isti koncept i formule za dizajniranje predloženog univerzalnog kruga punjača baterija koji će, nadamo se, riješiti sve zabune vezane za izgradnju prilagođenog kruga punjača baterija za bilo koja jedinstvena baterija.

Prije nego što nastavimo s primjerom objašnjenja sklopa, bilo bi važno razumjeti zašto je potrebna histereza za naš krug punjača baterija?

To je zato što smo zainteresirani da koristimo jedan opamp i koristimo ga za otkrivanje i donjeg praga pražnjenja baterije kao i gornjeg praga punog napunjenja.

Važnost dodavanja histereze

Uobičajeno, bez histereze, opamp se ne može postaviti za aktiviranje na dva različita praga koji se mogu prilično raširiti, stoga koristimo histerezu kako bismo dobili mogućnost korištenja jednog opampa s značajkom dvostruke detekcije.

Vraćajući se na našu glavnu temu u vezi s dizajniranjem univerzalnog kruga punjača baterija s histerezom, naučimo kako možemo izračunati fiksne otpore, tako da složeni Hi / Lo odsječeni postupci postavljanja pomoću promjenjivih otpornika ili unaprijed postavljenih postavki mogu biti eliminirani.

Da bismo razumjeli osnovne operacije histereze i pripadajuću formulu, prvo se moramo osvrnuti na sljedeću ilustraciju:

Na gornjim primjerima ilustracija jasno možemo vidjeti kako radi otpor histereze Rh izračunava se u odnosu na druga dva referentna otpora Rx i Ry.

Pokušajmo sada primijeniti gornji koncept u stvarni krug punjača za baterije i vidjet ćemo kako se relevantni parametri mogu izračunati za dobivanje konačnog optimiziranog izlaza. Uzimamo sljedeći primjer a Krug punjača za baterije od 6V

U ovom dijagramu punjača, čim napon pina 2 postane veći referentni napon pina 3, izlazni pin 6 smanjuje se, isključujući TIP122 i punjenje baterije. Suprotno tome, sve dok potencijal # 2 ostaje ispod pina 3, izlaz opampa drži TIP122 uključenim, a baterija se nastavlja puniti.

Provedba formula na praktičnom primjeru

Iz formula izraženih u prethodnom odjeljku možemo vidjeti nekoliko ključnih parametara koje treba razmotriti tijekom njegove primjene u praktičnom krugu, kako je dano u nastavku:

1) Referentni napon primijenjen na Rx i napon napajanja opampa Vcc moraju biti jednaki i konstantni.

2) Odabrani prag isključenja punog punjenja akumulatora i prag uključivanja donjeg prekidača pražnjenja akumulatora moraju biti niži od Vcc i referentnih napona.

Ovo izgleda pomalo nezgodno jer je napon napajanja Vcc uglavnom povezan s baterijom i stoga ne može biti stalan, a također ne može biti niži od referentnog.

U svakom slučaju, da bismo riješili problem, vodimo računa da Vcc bude stegnut referentnom razinom i da se napon baterije koji treba osjetiti spusti na 50% nižu vrijednost pomoću potencijalne razdjelne mreže tako da postane manji od Vcc, kako je prikazano na gornjem dijagramu.

Otpornici Ra i Rb spuštaju napon akumulatora na proporcionalno 50% nižu vrijednost, dok zener od 4,7 V postavlja fiksni referentni napon za Rx / Ry i Vcc pin # 4 opampa. Sada stvari izgledaju spremne za izračune.

Primijenimo dakle histerezu formule na ovaj 6V punjač i pogledajte kako to funkcionira za ovaj primjer sklopa:

U gore navedenom 6V krugu imamo sljedeće podatke u ruci:

Baterija koja se puni je 6V

Gornja granična točka je 7V

Donja točka restauracije je 5,5 V.

Vcc, a referentni napon postavljen je na 4.7V (pomoću 4.7V zenera)

Odabiremo Ra, Rb kao 100 k otpornike da smanjimo potencijal 6V baterije na 50% manju vrijednost, stoga gornja granica odsjeka 7V sada postaje 3,5V (VH), a donja 5,5V postaje 2,75V (VL)

Sada moramo saznati vrijednosti otpora za histerezu Rh s poštovanjem Rx i Ry .

Prema formuli:

Rh / Rx = VL / VH - VL = 2,75 / 3,5 - 2,75 = 3,66 --------- 1)

∴ Rh / Rx = 3,66

Ry / Rx = VL / Vcc - VH = 2,75 / 4,7 - 3,5 = 2,29 ---------- 2)

∴ Ry / Rx = 2,29

Iz 1) imamo Rh / Rx = 3,66

Rh = 3,66Rx

Idemo uzeti Rx = 100K ,

Ostale vrijednosti poput 10K, 4k7 ili bilo što drugo mogle bi učiniti, ali 100K kao standardna vrijednost i dovoljno visoka da smanji potrošnju postaje prikladnija.

∴ Rh = 3,66 x 100 = 366K

Zamjenjujući ovu vrijednost Rx u 2), dobivamo

Ry / Rx = 2,29

Ry = 2,29Rx = 2,29 x 100 = 229K

∴ Ry = 229K

Gore navedeni rezultati mogu se postići i pomoću softvera za izračunavanje histereze, samo klikom na nekoliko gumba

To je to, gornjim izračunima uspješno smo utvrdili tačne fiksne vrijednosti različitih otpornika koji će osigurati da se priključena 6V baterija automatski odvoji na 7V i ponovno pokrene punjenje u trenutku kad njegov napon padne ispod 5,5V.

Za baterije višeg napona

Za veće napone kao što je postizanje univerzalnog kruga akumulatora od 12 V, 24 V, 48 V, gore raspravljeni dizajn može se jednostavno izmijeniti kako je dolje navedeno, uklanjanjem stupnja LM317.

Postupci izračuna bit će potpuno jednaki onima iz prethodnog stavka.

Za snažno punjenje akumulatora, TIP122 i diodu 1N5408 možda će trebati nadograditi razmjerno jačim strujnim uređajima i promijeniti zener od 4,7 V na vrijednost koja može biti veća od 50% napona akumulatora.

Zelena LED označava status punjenja baterije, dok crvena LED omogućuje da znamo kada je baterija potpuno napunjena.

Ovim se završava članak u kojem se jasno objašnjava kako izraditi jednostavan, ali univerzalno primjenjivi krug punjača baterija pomoću fiksnih otpornika kako bi se osigurala iznimna točnost i sigurni odsjeci preko zadanih pragova, što zauzvrat osigurava savršeno i sigurno punjenje povezane baterije.