Krug pokazivača struje akumulatora - Isključeno punjenje pokrenuto strujom

U ovom postu saznajemo o jednostavnom senzoru struje baterije s indikatorskim krugom koji otkriva količinu struje koju baterija troši tijekom punjenja. Predstavljeni dizajni također imaju automatsko isključivanje kada baterija prestane trošiti struju pri svojoj punoj razini napunjenosti.

Zašto struja pada kad se baterija puni

Već znamo da dok se baterija u početku puni, ona troši veću količinu struje, a kako doseže do pune razine napunjenosti, ta potrošnja počinje opadati, sve dok ne dosegne gotovo nulu.

To se događa jer je baterija u početku ispražnjena i njezin je napon niži od napona izvora. To uzrokuje relativno veću potencijalnu razliku u dva izvora.

Zbog ove velike razlike, potencijal iz višeg izvora, a to je izlaz punjača, počinje juriti prema bateriji s mnogo većim intenzitetom uzrokujući da veća količina struje ulazi u bateriju.

Kako se baterija puni do pune razine, potencijalna razlika između dva izvora počinje se zatvarati, dok oba izvora nemaju identičnu razinu napona.

Kada se to dogodi, napon iz opskrbnog izvora ne može dalje potiskivati ​​struju prema bateriji, što rezultira smanjenom potrošnjom struje.

To objašnjava zašto ispražnjena baterija u početku crpi više struje, a minimalna kad je potpuno napunjena.

Obično većina pokazatelja punjenja akumulatora koristi razinu napona baterije kako bi označila njezino stanje punjenja, ovdje se umjesto napona za mjerenje stanja punjenja koristi veličina struje (pojačala).

Korištenje struje kao mjernog parametra omogućuje precizniju procjenu vrijednosti punjenje baterije status. Krug je također sposoban naznačiti trenutno stanje povezane baterije prevodeći njezinu trenutnu potrošnju dok se puni.

Korištenje LM338 jednostavnog dizajna

Jednostavni strujni krug punjača za akumulator mogao bi se izraditi odgovarajućom izmjenom a standardni regulatorni krug LM338 kako je prikazano dolje:

Zaboravio sam dodati diodu na pozitivnom vodu baterije, pa je obavezno dodajte kako je prikazano na sljedećem ispravljenom dijagramu.

Kako radi

Rad gornjeg kruga prilično je jednostavan.

Znamo da kada se ADJ-pin LM338 ili LM317 IC kratko spoji s uzemljenjem, IC isključuje izlazni napon. Ovu značajku isključenja ADJ koristimo za provođenje trenutačno otkrivenog isključivanja.

Kad se primijeni ulazna snaga, kondenzator od 10 uF onemogućava prvi BC547, tako da LM338 može normalno funkcionirati i proizvesti potreban napon za povezanu bateriju.

To povezuje bateriju i ona se počinje puniti povlačenjem određene količine struje prema njezinoj Ah vrijednosti.

To razvija potencijalnu razliku u otpornik osjetnika struje Rx koji uključuje drugi tranzistor BC547.

To osigurava da prvi BC547 spojen na ADJ pin IC-a ostane onemogućen dok se baterija smije normalno puniti.

Kako se baterija puni, potencijalna razlika u Rx počinje opadati. U konačnici kad se baterija gotovo u potpunosti napuni, ovaj potencijal pada na razinu kada postaje preniska za drugu osnovnu pristranost BC547, isključujući je.

Kad se drugi BC547 isključi, prvi BC547 se uključi i uzemlji ADJ pin na IC-u.

LM338 se sada isključuje u potpunosti odvajajući bateriju od napajanja.

Rx se može izračunati pomoću Ohmove formule zakona:

Rx = 0,6 / Minimalna struja punjenja

Ovaj krug LM338 podržavat će bateriju do 50 Ah s IC-om postavljenim na velikom hladnjaku. Za baterije s većom snagom Ah, IC će možda trebati nadograditi vanbrodskim tranzistorom kao o kojima se govori u ovom članku .

Korištenje IC LM324

Drugi dizajn je složeniji sklop koji koristi LM324 IC koji pruža precizno detektiranje stanja baterije korak po korak, a također i potpuno isključivanje akumulatora kada trenutni izlazak dosegne minimalnu vrijednost.

Kako LED lampice označavaju stanje baterije

Kada baterija troši maksimalnu struju, CRVENI LED će svijetliti.

Kako se baterija puni, a struja preko Rx proporcionalno opada, CRVENA LED lampica ISKLJUČIT će se, a ZELENA LED lampica UKLJUČITI.

Kako se akumulator dodatno puni, zelena LED lampica će se isključiti, a žuta.

Dalje, kada je baterija gotovo potpuno napunjena, žuta LED lampica ISKLJUČIT će se, a bijela.

Konačno, kada se baterija potpuno napuni, bijela LED dioda će se također ISKLJUČITI, što znači da će se sve LED diode isključiti, što ukazuje na nultu potrošnju struje od strane baterije zbog statusa potpuno napunjenosti.

Kružni rad

Pozivajući se na prikazani sklop, možemo vidjeti četiri opampera konfigurirana kao komparatori, gdje svako opcijsko pojačalo ima svoje unaprijed dostupne trenutne senzorske ulaze.

Otpornik visokog vata Rx tvori komponentu pretvarača struje u napon koji osjeti utrošenu struju od baterije ili opterećenja, pretvara je u odgovarajuću razinu napona i napaja na ulaze opampa.

Na početku baterija troši najveću količinu struje koja stvara odgovarajuću najveću količinu pada napona na otporu Rx.

Unaprijed postavljene postavke postavljene su na takav način da kada baterija troši maksimalnu struju (potpuno ispražnjena razina), neinvertirajući pin3 od sva 4 opcijska pojačala ima veći potencijal od referentne vrijednosti pin2.

Budući da su u ovom trenutku izlazi svih opcijskih pojačala visoki, svijetli samo CRVENA LED dioda povezana s A4 dok preostali LED ostaju isključeni.

Kako se baterija puni, napon na Rx počinje padati.

Prema sekvencijalnom podešavanju unaprijed postavljenih postavki, napon A4 pin3 pada malo ispod pin2, što uzrokuje da A4 izlaz padne, a CRVENA se isključi.

S niskim izlazom A4, svijetli A3 izlazna LED.

Kad se baterija napuni malo više, potencijal potencijala A3 opcijskog pojačala pin3 pada ispod svog pin2, što dovodi do smanjenja izlaza A3, što isključuje ZELENU LED.

S niskim izlazom A3, svijetli LED izlaz A2.

Kad se baterija napuni malo više, potencijal pin3 A3 pada ispod svog pin2, što dovodi do izlaza A2 na nulu, isključujući žutu LED.

S niskim izlazom A2, bijela LED dioda sada svijetli.

Konačno, kada je baterija gotovo potpuno napunjena, potencijal na pin3 od A1 pada ispod svog pin2, što dovodi do toga da izlaz A1 postane nula, a bijela LED lampica se gasi.

Sa isključenim svim LED lampicama, baterija je potpuno napunjena, a struja preko Rx dosegla je nulu.

Kružni dijagram

Popis dijelova za predloženi krug pokazivača struje baterije

• R1 ---- R5 = 1k
• P1 ----- P4 = 1k unaprijed postavljenih postavki
• A1 ----- A4 = LM324 IC
• Dioda = 1N4007 ili 1N4148
• Rx = Kao što je objašnjeno u nastavku

Postavljanje trenutnog raspona osjetljivosti

Prvo moramo izračunati raspon maksimalnog i minimalnog napona razvijenog na Rx kao odgovor na raspon struje koju troši baterija.

Pretpostavimo da je baterija koja se puni a Baterija od 12 V 100 Ah , a maksimalni predviđeni raspon struje za to je 10 ampera. I želimo da se ova struja razvije oko 3 V preko Rx.

Koristeći Ohmov zakon možemo izračunati Rx vrijednost na sljedeći način:

Rx = 3/10 = 0,3 ohma

Snaga = 3 x 10 = 30 vata.

Sada je 3 V maksimalni domet u ruci. Sada, budući da se referentna vrijednost na pin2 opcijskog pojačala postavlja pomoću diode 1N4148, potencijal na pin2 bit će oko 0,6 V.

Dakle, minimalni raspon može biti 0,6 V. Stoga nam to daje minimalni i maksimalni raspon između 0,6 V i 3 V.

Moramo postaviti unaprijed postavljene postavke tako da pri 3 V svi naponi pin3 od A1 do A4 budu veći od pin 2.

Dalje, možemo pretpostaviti da će se opcijska pojačala isključiti u sljedećem slijedu:

Na 2,5 V preko Rx A4 izlaz pada, na 2 V A3 izlaz pada, na 1,5 V A2 izlaz pada, na 0,5 V A1 izlaz pada.

Zapamtite, iako su na 0,5 V preko Rx sve LED diode isključene, ali 0,5 V još uvijek može odgovarati struji od 1 ampera koju crpi baterija. To možemo smatrati plutajućom razinom napunjenosti i dopustiti da baterija ostane povezana neko vrijeme, dok je napokon ne uklonimo.

Ako želite da zadnja LED (bijela) ostane svijetliti dok se preko Rx ne postigne gotovo nula volti, u tom slučaju možete ukloniti referentnu diodu s pina2 opcijskih pojačala i zamijeniti je otpornikom tako da ovaj otpor zajedno s R5 stvara pad napona od oko 0,2 V na pin2.

To će osigurati da se bijela LED na A1 isključi samo kad potencijal preko Rx padne ispod 0,2 V, što će zauzvrat odgovarati gotovo potpuno napunjenoj i uklonjivoj bateriji.

Kako postaviti unaprijed zadane postavke.

Za to će vam trebati lažni razdjelnik potencijala izgrađen pomoću posude od 1K spojene preko dovodnih terminala kao što je prikazano dolje.

U početku odvojite unaprijed postavljenu vezu P1 --- P4 od Rx i spojite je sa središnjim zatičem 1 K lonca, kao što je gore navedeno.

Pomaknite središnji krak svih unaprijed postavljenih opcijskih pojačala prema 1K loncu.

Sada prilagodite lonac od 1K tako da se razvije 2.5V preko njegovog središnjeg i uzemljenog kraka. U ovom ćete trenutku pronaći samo CRVENU LED. Zatim prilagodite A4 unaprijed postavljenog P4 tako da se CRVENA LED dioda samo isključi. Ovo će odmah UKLJUČITI zelenu LED A3.

Nakon toga prilagodite lonac od 1K kako biste smanjili napon središnjeg pina na 2V. Kao i gore, prilagodite A3 unaprijed postavljenu P3 tako da se zelena samo ISKLJUČI. Ovo će uključiti žutu LED diodu.

Dalje, prilagodite lonac od 1K tako da proizvodi 1,5 V na središnjem pinu i prilagodite unaprijed postavljeni A2 P2 tako da se žuta LED samo isključi. Ovo će uključiti bijelu LED diodu.

Na kraju, prilagodite lonac od 1K kako biste smanjili potencijal središnjeg pina na 0,5V. Podesite postavku A1 za P1 tako da se bijela LED dioda samo isključi.

Unaprijed postavljena podešavanja su gotova i gotova!

Uklonite posudu od 1K i ponovno spojite unaprijed postavljenu izlaznu vezu na Rx kao što je prikazano na prvom dijagramu.

Možete početi puniti preporučenu bateriju i gledati kako LED lampice odgovaraju u skladu s tim.

Dodavanje automatskog isključivanja

Kad se struja smanji na gotovo nulu, relej bi se mogao isključiti radi osiguranja automatskog prekida strujnog kruga osjetljivog kruga akumulatora, kao što je prikazano dolje:

Kako radi

Kad je napajanje UKLJUČENO, kondenzator 10uF uzrokuje trenutno uzemljenje pin2 potencijala opcijskih pojačala, što omogućuje izlaz svih opcijskih pojačala.

Tranzistor pokretača releja spojen na izlazu A1 uključuje relej koji povezuje bateriju s napajanjem putem N / O kontakata.

Baterija sada počinje crtati predviđenu količinu struje koja uzrokuje razvoj potrebnog potencijala preko Rx, što se prepoznaje pomoću pin3 opcijskih pojačala putem odgovarajućih postavki, P1 --- P4.

U međuvremenu se 10uF puni putem R5 koji vraća referentnu vrijednost na pin2 opcijskih pojačala natrag na 0,6V (pad diode).

Kako se baterija puni, izlazi opcijskog pojačala reagiraju na odgovarajući način kako je prethodno objašnjeno, sve dok se baterija ne napuni do kraja, zbog čega izlaz A1 pada.

S niskim izlazom A1, tranzistor isključuje relej i baterija je odvojena od napajanja.

Još jedan koristan dizajn osjetljivosti baterije na trenutni osjećaj

Rad ovog dizajna zapravo je jednostavan. Napon na invertirajućem ulazu fiksira se pomoću unaprijed postavljene vrijednosti P1 na razini koja je malo niža od pada napona na otporničkoj kutiji R3 --- R13, što odgovara preporučenoj struji punjenja baterije.

Kad je napajanje UKLJUČENO, C2 dovodi do pojave visokog napona pri neinvertiranju opcijskog pojačala, što zauzvrat dovodi do toga da izlaz opcijskog pojačala ide visoko i UKLJUČUJE MOSFET.

MOSFET provodi i omogućuje povezivanje baterije preko opskrbnog napajanja, omogućujući struji punjenja da prolazi kroz bateriju otpornika.

To omogućava razvoju napona na neinvertirajućem ulazu IC-a, većem od njegovog invertirajućeg pina, koji zaključava izlaz opcijskog pojačala na trajni maksimum.

MOSFET sada nastavlja s radom i baterija se puni, sve dok se trenutni unos baterije značajno ne smanji pri punoj razini napunjenosti baterije. Napon na bankini otpornika sada pada, tako da invertirajuća iglica opcijskog pojačala sada ide više od neinvertirajuće iglice opcijskog pojačala.

Zbog toga se izlaz opcijskog pojačala smanjuje, MOSFET se isključuje i napokon se zaustavlja punjenje baterije.