Batteristrømindikator kredsløb - Strøm udløst opladning afskåret

I dette indlæg lærer vi om en simpel batteristrømssensor med indikatorkredsløb, der registrerer mængden af ​​strøm, der forbruges af batteriet under opladning. De præsenterede designs har også en automatisk afskæring, når batteriet holder op med at forbruge strøm ved dets fulde opladningsniveau.

Hvorfor aktuelle dråber, når batteriet oplades

Vi ved allerede, at mens et batteri oprindeligt oplades, trækker det højere strøm, og når det når op til fuldt opladningsniveau, begynder dette forbrug at falde, indtil det når op til næsten nul.

Dette sker, fordi batteriet oprindeligt er i afladet tilstand, og dets spænding er lavere end kildespændingen. Dette medfører en relativt større potentiel forskel på tværs af de to kilder.

På grund af denne store forskel begynder potentialet fra den højere kilde, som er opladerudgang, at skynde sig mod batteriet med meget højere intensitet, hvilket får større strøm til at komme ind i batteriet.

Når batteriet oplades til det fulde niveau, begynder den potentielle forskel på de to kilder at lukke, indtil de to kilder har identiske spændingsniveauer.

Når dette sker, er spændingen fra forsyningskilden ikke i stand til at skubbe yderligere strøm mod batteriet, hvilket resulterer i et reduceret strømforbrug.

Dette forklarer, hvorfor et afladet batteri trækker mere strøm indledningsvis og minimumsstrøm, når det er fuldt opladet.

Almindeligvis bruger de fleste batteriopladningsindikatorer batteriets spændingsniveau til at indikere dets opladningstilstand, her bruges i stedet for spænding strømstyrken (ampere) til måling af opladningsstatus.

Brug af strøm som måleparameter muliggør en mere nøjagtig vurdering af batteriopladning status. Kredsløbet er også i stand til at indikere et øjeblikkeligt helbred for et tilsluttet batteri ved at oversætte dets strømforbrugende kapacitet, mens det oplades.

Brug af LM338 Simple Design

Et simpelt strømafskåret batteriopladekredsløb kunne bygges ved passende at ændre en standard LM338 regulator kredsløb som vist nedenfor:

Jeg har glemt at tilføje en diode ved batteriets positive linje, så sørg for at tilføje den som vist i det følgende korrigerede diagram.

Hvordan det virker

Arbejdet med ovenstående kredsløb er ret simpelt.

Vi ved, at når ADJ-stiften på LM338 eller LM317 IC kortsluttes med jordlinjen, lukker IC udgangsspændingen. Vi bruger denne ADJ-lukningsfunktion til implementering af den aktuelle detekterede lukning.

Når der tilføres indgangseffekt, deaktiverer 10uF kondensatoren den første BC547, så LM338 kan fungere normalt og producere den krævede spænding til det tilsluttede batteri.

Dette forbinder batteriet, og det begynder at oplades ved at trække den specificerede strømmængde i henhold til Ah-klassificeringen.

Dette udvikler en potentiel forskel på tværs af strømfølsom modstand Rx, der tænder for den anden BC547-transistor.

Dette sikrer, at den første BC547, der er forbundet med ADJ-stiften på IC'en, forbliver deaktiveret, mens batteriet får lov til at oplade normalt.

Når batteriet oplades, begynder den potentielle forskel på Rx at falde. I sidste ende når batteriet næsten er fuldt opladet, falder dette potentiale til et niveau, hvor det bliver for lavt til den anden BC547-base-forspænding og lukker det ned.

Når den anden BC547 lukker ned, tænder den første BC547 og tænder for IC'ens ADJ-pin.

LM338 lukker nu helt af og frakobler batteriet fra opladningsforsyningen.

Rx kan beregnes ved hjælp af Ohms lovformel:

Rx = 0,6 / Minimum ladestrøm

Dette LM338 kredsløb understøtter op til 50 Ah batteri med IC monteret på en stor køleplade. For batterier med højere Ah-klassificering skal IC muligvis opgraderes med en påhængstransistor som diskuteret i denne artikel .

Brug af IC LM324

Det andet design er et mere detaljeret kredsløb ved hjælp af en LM324 IC som giver nøjagtig trinvis detektion af batteristatus og også fuldstændig slukning af batteriet, når den aktuelle trækning når minimumsværdien.

Sådan indikerer lysdioderne batteristatus

Når batteriet bruger den maksimale strøm, lyser den RØDE LED.

Når batteriet bliver ladet, og strømmen over Rx falder forholdsmæssigt, slukkes den RØDE LED, og ​​den GRØNNE LED tændes.

Efterhånden som battreyen oplades yderligere, slukkes den grønne LED og den gule tændes.

Dernæst, når batteriet er tæt på fuldt opladet niveau, slukkes den gule lysdiode, og den hvide tændes.

Når batteriet endelig er fuldt opladet, slukkes den hvide LED også, hvilket betyder, at alle lysdioderne slukkes, hvilket indikerer et nul strømforbrug af batteriet på grund af en fuldt opladet status.

Kredsløb

Med henvisning til det viste kredsløb kan vi se fire opamper konfigureret som komparatorer, hvor hver op-forstærker har sine egne forudindstillede strømfølerindgange.

En høj watt modstand Rx danner strøm til spændingsomformerkomponenten, som registrerer den forbrugte strøm af batteriet eller belastningen og oversætter det til et tilsvarende spændingsniveau og føder det til opamp-indgange.

I begyndelsen forbruger batteriet den højeste mængde strøm, der producerer en tilsvarende højeste mængde spændingsfald over modstanden Rx.

Forudindstillingerne er indstillet på en sådan måde, at når batteriet bruger den maksimale strøm (fuldt afladet niveau), har den ikke-inverterende pin3 af alle de 4 op-forstærkere et højere potentiale end referenceværdien for pin2.

Da output på alle op-forstærkere er høje på dette tidspunkt, lyser kun den RØDE LED, der er forbundet med A4, mens den resterende LED forbliver slukket.

Nu når batteriet oplades, begynder spændingen over Rx at falde.

I henhold til den sekventielle justering af forudindstillingerne falder A4 pin3-spændingen lidt under pin2, hvilket får A4-output til at gå lavt og RØD førte til at slukke.

Når A4-output er lavt, lyser A3-output-LED'en.

Når slagteriet oplader lidt mere, falder A3 op forstærker pin3 potentiale under dets pin2, hvilket får output fra A3 til at gå lavt, hvilket slukker den GRØNNE LED.

Når A3-output er lavt, lyser A2-output-LED.

Når batteriet oplades lidt mere, falder pin3-potentialet i A3 under dets pin2, hvilket får output fra A2 til at blive nul, hvorved den gule LED slukkes.

Når A2-output er lavt, lyser den hvide LED nu.

Endelig når batteriet næsten er fuldt opladet, går potentialet ved pin3 i A1 under dets pin2, hvilket får A1-output til at blive nul, og den hvide LED lukker.

Når alle lysdioderne er slukket, angiver, at batteriet er fuldt opladet, og strømmen over Rx har nået nul.

Kredsløbsdiagram

Deleliste til det foreslåede batteristrømindikatorkredsløb

• R1 ---- R5 = 1k
• P1 ----- P4 = 1k forudindstillinger
• A1 ----- A4 = LM324 IC
• Diode = 1N4007 eller 1N4148
• Rx = Som forklaret nedenfor

Indstilling af det aktuelle sensorområde

Først skal vi beregne rækkevidden for den maksimale og minimale spænding, der er udviklet over Rx som reaktion på strømområdet, der forbruges af batteriet.

Lad os antage, at batteriet, der skal oplades, er et 12 V 100 Ah batteri , og det maksimale tiltænkte aktuelle interval for dette er 10 ampere. Og vi ønsker, at denne strøm skal udvikle sig omkring 3 V på tværs af Rx.

Ved hjælp af Ohms lov kan vi beregne Rx-værdien på følgende måde:

Rx = 3/10 = 0,3 ohm

Effekt = 3 x 10 = 30 watt.

Nu er 3 V det maksimale rækkevidde i hånden. Nu, da referenceværdien ved pin2 på op-forstærkeren er indstillet ved hjælp af en 1N4148-diode, vil potentialet ved pin2 være omkring 0,6 V.

Så minimumsområdet kan være 0,6 V. Derfor giver dette os det mindste og maksimale interval mellem 0,6 V og 3 V.

Vi er nødt til at indstille forudindstillingerne således, at ved 3 V er alle pin3-spændingerne fra A1 til A4 højere end pin 2.

Dernæst kan vi antage, at op-forstærkere slukker i følgende rækkefølge:

Ved 2,5 V over Rx A4 går output lavt, ved 2 V A3 output går lavt, ved 1,5 V A2 output går lavt, ved 0,5 V A1 output går lavt

Husk, skønt alle lysdioder slukkes ved 0,5 V over Rx, men 0,5 V kan stadig svare til, at 1 amp strøm trækkes af batteriet. Vi kan betragte dette som flydeopladningsniveauet og lade batteriet forblive tilsluttet i nogen tid, indtil vi endelig fjerner det.

Hvis du vil have den sidste LED (hvid) til at forblive tændt, indtil næsten nul volt er nået over Rx, kan du i så fald fjerne referencedioden fra pin2 på op-forstærkerne og erstatte den med en modstand, så denne modstand sammen R5 skaber et spændingsfald på omkring 0,2 V ved pin2.

Dette vil sikre, at den hvide LED på A1 kun slukkes, når potentialet over Rx falder til under 0,2 V, hvilket igen svarer til et næsten fuldt opladet og aftageligt batteri.

Sådan indstilles forudindstillingerne.

Til dette skal du bruge en dummy potentiel skillevæg bygget med en 1K pot tilsluttet på tværs af forsyningsterminalerne som vist nedenfor.

Afbryd oprindeligt P1 --- P4 forudindstillet link fra Rx og tilslut det med midterstiften på 1 K potten som angivet ovenfor.

Skub midterarmen på alle forforstærkerne til op amp mod 1K potten.

Nu skal du justere 1K-potten, så 2,5V udvikles over dens midterarm og jordarmen. Du finder kun, at den RØDE LED er tændt på dette tidspunkt. Derefter skal du justere A4-forudindstillet P4, så den RØDE LED bare slukkes. Dette tænder straks A3 grøn LED.

Derefter justeres 1K potten for at reducere dens midterste pin spænding til 2V. Som ovenfor skal du justere A3-forudindstillingen P3, så den grønne bare slukker. Dette tænder den gule LED.

Derefter skal du justere 1K-potten til at producere 1,5 V ved dens midterstift, og justere A2-forudindstillet P2, så den gule LED bare slukker. Dette tænder den hvide LED.

Til sidst skal du justere 1K-potten for at reducere dens midterste pinpotentiale til 0,5V. Juster A1-forudindstillingen P1, så den hvide LED bare slukker.

De forudindstillede justeringer er nu forbi!

Fjern 1K-potten, og tilslut det forudindstillede outputlink igen til Rx som vist i det første diagram.

Du kan begynde at oplade det anbefalede batteri og se, hvordan lysdioderne reagerer i overensstemmelse hermed.

Tilføjelse af en automatisk afskæring

Når strømmen reduceres til næsten nul, kan et relæ slukkes for at sikre en automatisk afbrydelse af det strømregistrerede batterikredsløb, som vist nedenfor:

Hvordan det virker

Når strømmen er tændt, forårsager 10uF kondensatoren en øjeblikkelig jordforbindelse af op2-forstærkerens pin2-potentiale, hvilket gør det muligt for output af alle op-forstærkere at gå højt.

Relardrivertransistoren, der er tilsluttet A1-udgangen, tænder for relæet, som forbinder batteriet med opladningsforsyningen via N / O-kontakterne.

Batteriet begynder nu at trække den foreskrevne strømmængde, der får det krævede potentiale til at udvikle sig over Rx, hvilket registreres af pin3 på op-forstærkerne via de respektive forudindstillinger, P1 --- P4.

I mellemtiden oplades 10uF via R5, der gendanner referenceværdien ved pin2 på op-forstærkerne tilbage til 0,6V (diodefald).

Når batteriet oplades, reagerer op-amp-udgangene tilsvarende som tidligere forklaret, indtil batteriet bliver fuldt opladet, hvilket får A1-output til at gå lavt.

Når A1-output er lavt, slukker transistoren relæet, og batteriet frakobles strømforsyningen.

Endnu et nyttigt strømregistreret batteriafskæringsdesign

Arbejdet med dette design er faktisk simpelt. Spændingen ved den inverterende indgang fastgøres af P1-forudindstillingen på et niveau, der er lige lavere end spændingsfaldet over modstandsbanken R3 --- R13 svarende til den anbefalede ladestrøm for batteriet.

Når der tændes for strømmen, får C2 en høj til at vises ved ikke-invertering af op-forstærkeren, hvilket igen får op-forstærkerens output til at gå højt og tænde MOSFET.

MOSFET leder og gør det muligt at forbinde batteriet på tværs af opladningsforsyningen, så ladestrømmen kan passere gennem modstandsbanken.

Dette gør det muligt at udvikle en spænding ved IC'ens ikke-inverterende indgang, højere end dens inverterende pin, som låser output fra op-forstærkeren til en permanent høj.

MOSFET fortsætter nu med at lede, og batteriet oplades, indtil batteriets nuværende indtag falder betydeligt ved batteriets fulde opladningsniveau. Spændingen over modstandsbanken falder nu, så op-forstærkerens inverterende stift nu går højere end op-forstærkerens ikke-inverterende stift.

På grund af dette bliver op-forstærkerens udgang lav, MOSFET slukkes, og batteriopladningen stoppes endelig.