Krog indikatorja toka akumulatorja - polnjenje, ki ga sproži tok, je prekinjeno

V tem prispevku izvemo o preprostem senzorju toka baterije z indikatorskim vezjem, ki zazna količino toka, ki ga baterija porabi med polnjenjem. Predstavljeni modeli imajo tudi samodejni izklop, ko baterija preneha porabljati tok pri polni napolnjenosti.

Zakaj trenutne kapljice med polnjenjem baterije

Že vemo, da baterija na začetku polni večjo količino toka in ko doseže polno raven napolnjenosti, začne ta poraba upadati, dokler ne doseže skoraj nič.

To se zgodi, ker je baterija na začetku prazna in je njena napetost nižja od napetosti vira. To povzroča relativno večjo potencialno razliko v obeh virih.

Zaradi te velike razlike začne potencial iz višjega vira, ki je izhod polnilnika, z veliko večjo intenzivnostjo hiteti proti bateriji, zaradi česar v akumulator vstopi večja količina toka.

Ko se baterija napolni do konca, se potencialna razlika med obema viroma začne zapirati, dokler oba vira nimata enake napetosti.

Ko se to zgodi, napetost iz napajalnega vira ne more potisniti nadaljnjega toka proti akumulatorju, kar ima za posledico manjšo porabo toka.

To pojasnjuje, zakaj prazna baterija sprva porabi več toka in najmanjši tok, ko je popolnoma napolnjena.

Običajno večina indikatorjev polnjenja akumulatorja uporablja napetostno raven baterije, da označi njeno stanje polnjenja, pri čemer se za merjenje stanja polnjenja namesto napetosti uporablja trenutna (ampersna) velikost.

Uporaba toka kot merilnega parametra omogoča natančnejšo oceno vrednosti polnjenje baterije stanje. Vezje lahko tudi prikaže trenutno stanje priključene baterije tako, da prevede njeno trenutno porabo med polnjenjem.

Uporaba enostavnega oblikovanja LM338

Preprosto tokovno prekinjeno vezje za polnilnik akumulatorjev bi lahko zgradili z ustreznim spreminjanjem a standardno regulacijsko vezje LM338 kot je prikazano spodaj:

Pozabil sem dodati diodo na pozitivni liniji akumulatorja, zato jo dodajte, kot je prikazano na naslednjem popravljenem diagramu.

Kako deluje

Delovanje zgornjega vezja je precej preprosto.

Vemo, da ko je zatič ADJ LM338 ali LM317 IC okrajšan s tlemi, IC izklopi izhodno napetost. To funkcijo ADJ zaustavitve uporabljamo za izvajanje trenutno zaznanega izklopa.

Ko se vhodna moč napaja, kondenzator 10uF onemogoči prvi BC547, tako da lahko LM338 deluje normalno in proizvaja potrebno napetost za priključeno baterijo.

To poveže baterijo in začne se polniti z vlečenjem določene količine toka v skladu z njeno oceno Ah.

To razvije potencialno razliko med upor za zaznavanje toka Rx, ki vklopi drugi tranzistor BC547.

To zagotavlja, da prvi BC547, povezan z zatičem ADJ na IC, ostane onemogočen, medtem ko se baterija lahko polni normalno.

Ko se baterija polni, začne potencialna razlika med Rx upadati. Ko se baterija skoraj popolnoma napolni, ta potencial pade na raven, kjer postane prenizek za drugo osnovno pristranskost BC547 in jo izklopi.

Ko se drugi BC547 izklopi, se prvi BC547 vklopi in ozemlji ADJ zatič IC.

LM338 se zdaj popolnoma izključi, tako da akumulator odklopi od napajalnega napajanja.

Rx lahko izračunamo po formuli Ohmovega zakona:

Rx = 0,6 / najmanjši polnilni tok

To vezje LM338 podpira baterijo do 50 Ah z integrirano vezjem, nameščenim na velikem hladilniku. Pri baterijah z višjo nazivno vrednostjo Ah bo morda treba IC nadgraditi z zunanjim tranzistorjem kot v tem članku .

Uporaba IC LM324

Druga zasnova je bolj dodelano vezje z uporabo LM324 IC ki zagotavlja natančno zaznavanje stanja akumulatorja in tudi popoln izklop akumulatorja, ko trenutna poraba doseže najnižjo vrednost.

Kako lučke prikazujejo stanje baterije

Ko baterija porabi največji tok, bo RDEČA lučka svetila.

Ko se baterija napolni in tok čez Rx sorazmerno pade, se RDEČA LED LED IZKLOPI, ZELENA LED pa se vklopi.

Ko se battrey polni, se zelena LED ugasne, rumena pa se vklopi.

Nato, ko je baterija skoraj povsem napolnjena, se rumena LED ugasne, bela pa vklopi.

Ko se baterija popolnoma napolni, se ugasne tudi bela LED, kar pomeni, da se vse LED izklopijo, kar pomeni, da baterija zaradi popolnoma napolnjenega stanja porabi nič toka.

Delovanje vezja

Glede na prikazano vezje lahko vidimo štiri opampe, ki so konfigurirani kot primerjalniki, pri čemer ima vsak operacijski ojačevalnik lastne prednastavljive vhode za zaznavanje toka.

Visoko-vatni upor Rx tvori komponento pretvornika toka v napetost, ki zazna porabljeni tok akumulatorja ali obremenitve, pretvori ga v ustrezno napetostno stopnjo in ga dovede na vhode opampa.

Na začetku baterija porabi največjo količino toka, kar povzroči ustrezno najvišjo količino padca napetosti na uporu Rx.

Prednastavitve so nastavljene tako, da ima baterija, ko porablja največji tok (popolnoma izpraznjen nivo), neinvertirajoči pin3 vseh 4 op amperov večji potencial kot referenčna vrednost pin2.

Ker so izhodi vseh opcijskih ojačevalnikov v tem trenutku visoki, zasveti le RDEČA LED, povezana z A4, medtem ko preostali LED ostanejo ugasnjeni.

Ko se baterija polni, začne napetost na Rx padati.

Glede na zaporedno prilagajanje prednastavitev napetost A4 pin3 pade nekoliko pod pin2, zaradi česar se izhod A4 zmanjša in RDEČA se izklopi.

Z nizkim izhodom A4 zasveti LED izhoda A3.

Ko se akumulator napolni nekoliko več, potencial pin3 ojačevalnikov A3 pade pod svoj pin2, zaradi česar se izhod A3 spusti, kar ugasne ZELO LED.

Z nizkim izhodom A3 zasveti LED na izhodu A2.

Ko se baterija napolni nekoliko več, potencial pin3 A3 pade pod svoj pin2, zaradi česar izhod A2 postane nič in ugasne rumeno LED.

Z nizkim izhodom A2 zdaj zasveti bela LED.

Ko je baterija skoraj popolnoma napolnjena, se potencial na pin3 A1 spusti pod svoj pin2, zaradi česar izhod A1 postane nič in bela LED dioda ugasne.

Ko so vse LED diode ugasnjene, pomeni, da je baterija popolnoma napolnjena in da je tok preko Rx dosegel nič.

Shema vezja

Seznam delov za predlagano indikatorsko vezje akumulatorja

• R1 ---- R5 = 1k
• P1 ----- P4 = 1 k prednastavitev
• A1 ----- A4 = LM324 IC
• Dioda = 1N4007 ali 1N4148
• Rx = Kot je razloženo spodaj

Nastavitev trenutnega obsega zaznavanja

Najprej moramo izračunati obseg največje in najnižje napetosti, razvite na Rx kot odziv na obseg toka, ki ga porabi baterija.

Predpostavimo, da je baterija, ki jo je treba napolniti, a 12 V 100 Ah baterija , in največji predvideni obseg toka za to je 10 amperov. In želimo, da se ta tok razvije okoli 3 V čez Rx.

Z uporabo Ohmovega zakona lahko izračunamo vrednost Rx na naslednji način:

Rx = 3/10 = 0,3 ohma

Moč = 3 x 10 = 30 vatov.

Zdaj je 3 V največji doseg v roki. Ker je referenčna vrednost na pin2 opcijskega ojačevalnika nastavljena z diodo 1N4148, bo potencial na pin2 približno 0,6 V.

Torej je lahko minimalno območje 0,6 V. Zato imamo najmanjše in največje območje med 0,6 V in 3 V.

Prednastavitve moramo nastaviti tako, da so pri 3 V vse napetosti pin3 od A1 do A4 višje od pin 2.

Nato lahko domnevamo, da se opcijski ojačevalniki izklopijo v naslednjem zaporedju:

Pri 2,5 V čez Rx A4 izhod pade nizko, pri 2 V A3 izhod pade, pri 1,5 V A2 izhod pade nizko, pri 0,5 V A1 izhod pade nizko

Ne pozabite, da se pri 0,5 V čez Rx vse LED-diode izklopijo, vendar 0,5 V morda še vedno ustreza toku 1 amp, ki ga vleče baterija. To lahko štejemo za plavajočo raven napolnjenosti in pustimo, da baterija ostane povezana nekaj časa, dokler je dokončno ne odstranimo.

Če želite, da zadnja LED (bela) ostane osvetljena, dokler ni preko Rx dosežena skoraj nič volta, lahko v tem primeru odstranite referenčno diodo iz zatiča2 opcijskih ojačevalnikov in jo zamenjate z uporom, tako da bo ta upor skupaj z R5 ustvari padec napetosti približno 0,2 V na pin2.

To bo zagotovilo, da se bela LED na A1 izklopi šele, ko potencial čez Rx pade pod 0,2 V, kar bo ustrezalo skoraj popolnoma napolnjeni in odstranljivi bateriji.

Kako nastaviti prednastavitve.

Za to boste potrebovali lažni delilec potenciala, zgrajen z uporabo lonca 1K, priključenega čez napajalne terminale, kot je prikazano spodaj.

Sprva odklopite prednastavljeno povezavo P1 --- P4 z Rx in jo povežite s sredinskim zatičem lonca 1 K, kot je navedeno zgoraj.

Potisnite sredinsko roko vseh prednastavitev operacijskega ojačevalnika proti loncu 1K.

Zdaj prilagodite lonec 1K tako, da se na srednji in talni roki razvije 2,5 V. Na tem mestu boste zasvetili samo RDEČO LED. Nato prilagodite prednastavljeno A4 na P4, tako da se RDEČA LED samo ugasne. Ta takoj vklopi zeleno lučko A3.

Po tem prilagodite lonec 1K, da zmanjšate osrednjo napetost na 2V. Kot zgoraj prilagodite prednastavljeno A3 P3 tako, da se zelena samo IZKLOPI. To vklopi rumeno LED.

Nato prilagodite lonec 1K tako, da na sredinskem zatiču proizvede 1,5V, in prilagodite prednastavitev A2 P2, tako da se rumena LED samo ugasne. To vklopi belo LED.

Na koncu prilagodite lonec 1K, da zmanjšate njegov potencial sredinskega zatiča na 0,5V. Prilagodite prednastavitev A1 P1 tako, da se bela LED dioda samo ugasne.

Prednastavljene prilagoditve so zdaj končane!

Odstranite lonec 1K in znova priključite prednastavljeno izhodno povezavo nazaj na Rx, kot je prikazano na prvem diagramu.

Lahko začnete polniti priporočeno baterijo in opazujete, kako se LED diode ustrezno odzivajo.

Dodajanje samodejnega izklopa

Ko se tok zmanjša na skoraj nič, se rele lahko izklopi, da se zagotovi samodejni izklop tokokroga zaznanega tokokroga akumulatorja, kot je prikazano spodaj:

Kako deluje

Ko je napajanje vklopljeno, kondenzator 10uF povzroči trenutno ozemljitev potenciala pin2 opcijskih ojačevalnikov, kar omogoča, da se izhod vseh opcijskih ojačevalnikov poveča.

Tranzistor gonilnika releja, priključen na izhod A1, vklopi rele, ki prek N / O kontaktov poveže baterijo z napajalnikom.

Zdaj začne baterija črpati določeno količino toka, zaradi česar se čez Rx razvije potrebni potencial, ki ga zazna pin3 opcijskih ojačevalnikov prek ustreznih prednastavitev, P1 --- P4.

Medtem se 10uF napolni prek R5, ki obnovi referenčno vrednost na pin2 opcijskih ojačevalnikov nazaj na 0,6V (padec diode).

Ko se baterija polni, se izhodi opcijskega ojačevalnika odzivajo, kot je bilo že razloženo, dokler se baterija popolnoma ne napolni, zaradi česar se izhod A1 izprazni.

Ko je izhod A1 nizek, tranzistor izklopi rele in baterija je odklopljena od napajanja.

Še ena uporabna trenutna zasnova za zaznavanje akumulatorja

Delovanje te zasnove je pravzaprav preprosto. Napetost na invertirajočem vhodu je določena s prednastavitvijo P1 na nivoju, ki je tik nižji od padca napetosti na uporu R3 --- R13, kar ustreza priporočenemu polnilnemu toku akumulatorja.

Ko je napajanje VKLOPLJENO, C2 povzroči, da se pri neinvertiranju opcijskega ojačevalnika pojavi visoko, kar povzroči, da se izhod ojačevalnika poveča in vklopi MOSFET.

MOSFET prevaja in omogoča priključitev akumulatorja na polnilni vir, kar omogoča polnilnemu toku, da gre skozi upor.

To omogoča, da se na neinvertirajočem vhodu IC razvije napetost, višja od njegovega invertirnega zatiča, ki izhod opcijskega ojačevalnika zaskoči na trajno visoko vrednost.

MOSFET zdaj še naprej deluje in baterija se napolni, dokler se trenutni vnos baterije bistveno ne zmanjša pri polni napolnjenosti baterije. Napetost na banki uporov zdaj pade, tako da se obračalni zatič operacijskega ojačevalnika zdaj dvigne višje od neobratnega zatiča opcijskega ojačevalnika.

Zaradi tega izhod opcijskega ojačevalnika postane nizek, MOSFET izklopljen in polnjenje akumulatorja končno ustavljeno.