Batteristrømindikator Krets - Strøm Utløst Ladning Kuttet av

I dette innlegget lærer vi om en enkel batteristrømssensor med indikatorkrets som oppdager mengden strøm som forbrukes av batteriet under lading. De presenterte designene har også automatisk avskjæring når batteriet slutter å forbruke strøm på full ladningsnivå ..

Hvorfor strømmen faller når batteriet lades

Vi vet allerede at mens et batteri lades i utgangspunktet, trekker det høyere mengde strøm, og når det når mot fulladet nivå, begynner dette forbruket å synke til det når til nesten null.

Dette skjer fordi batteriet i utgangspunktet er i utladet tilstand og dets spenning er lavere enn kildespenningen. Dette medfører en relativt større potensiell forskjell på tvers av de to kildene.

På grunn av denne store forskjellen begynner potensialet fra den høyere kilden, som er laderutgang, å løpe mot batteriet med mye høyere intensitet, noe som får større strøm til å komme inn i batteriet.

Når batteriet lades til fullt nivå, begynner potensialforskjellen mellom de to kildene å lukkes til de to kildene har identiske spenningsnivåer.

Når dette skjer, kan ikke spenningen fra forsyningskilden skyve ytterligere strøm mot batteriet, noe som resulterer i redusert strømforbruk.

Dette forklarer hvorfor et utladet batteri trekker mer strøm i utgangspunktet og minimumsstrøm når det er fulladet.

Vanligvis bruker de fleste batteriladningsindikatorer spenningsnivået til batteriet for å indikere dets ladetilstand, her brukes i stedet for spenning strømstyrken (ampere) for å måle ladestatus.

Bruk av strøm som måleparameter muliggjør en mer nøyaktig vurdering av batteri lading status. Kretsen er også i stand til å indikere den øyeblikkelige helsen til et tilkoblet batteri ved å oversette den nåværende forbruksevnen mens den lades.

Bruke LM338 Enkel design

En enkel strømavbrutt batteriladerkrets kan bygges ved å modifisere en passende standard LM338 regulatorkrets som vist under:

Jeg glemte å legge til en diode ved batteriets positive linje, så sørg for å legge den til som vist i følgende korrigerte diagram.

Hvordan det fungerer

Arbeidet med den ovennevnte kretsen er ganske enkel.

Vi vet at når ADJ-pinnen på LM338 eller LM317 IC er kortsluttet med jordlinjen, slår IC-en av utgangsspenningen. Vi bruker denne ADJ-stengingsfunksjonen for å implementere gjeldende oppdaget avstenging.

Når inngangsstrøm brukes, deaktiverer 10uF kondensatoren den første BC547 slik at LM338 kan fungere normalt og produsere den nødvendige spenningen for det tilkoblede batteriet.

Dette kobler batteriet, og det begynner å lades ved å tegne den spesifiserte mengden strøm i henhold til Ah-klassifiseringen.

Dette utvikler en potensiell forskjell på tvers av gjeldende sensormotstand Rx som slår PÅ den andre BC547-transistoren.

Dette sikrer at den første BC547 som er koblet til ADJ-pinnen på IC-en forblir deaktivert mens batteriet får ladet normalt.

Når batteriet lades, begynner potensialforskjellen over Rx å falle. Til slutt når batteriet er nesten fulladet, faller dette potensialet til et nivå der det blir for lavt for den andre BC547-baseforskjellen, og slår den ned.

Når den andre BC547 slås av, slår den første BC547 seg PÅ og jorder ADJ-pinnen på IC.

LM338 slår seg nå helt av og kobler fra batteriet fra ladetilførselen.

Rx kan kalkuleres ved hjelp av Ohms lovformel:

Rx = 0,6 / Minimum ladestrøm

Denne LM338-kretsen vil støtte opptil 50 Ah batteri med IC montert på en stor kjøleribbe. For batterier med høyere Ah-rangering, kan det hende at IC må oppgraderes med en påhengsmotortransistor som diskutert i denne artikkelen .

Bruke IC LM324

Det andre designet er en mer forseggjort krets som bruker en LM324 IC som gir nøyaktig trinnvis batteristatusdeteksjon og også fullstendig slå av batteriet når den nåværende tegningen når minimumsverdien.

Hvordan lysdiodene indikerer batteristatus

Når batteriet bruker maksimal strøm, lyser den RØDE LED-lampen.

Når batteriet blir ladet, og strømmen over Rx synker proporsjonalt, vil den RØDE lampen slå seg AV, og den GRØNNE LED-lampen slås PÅ.

Etter hvert som strøet blir ladet ytterligere vil den grønne LED-lampen slås AV, og den gule vil slå seg på.

Deretter, når batteriet er nær fulladet nivå, vil den gule lysdioden slå seg av, og den hvite vil slå seg på.

Til slutt når batteriet er fulladet, vil den hvite lysdioden også slå seg AV, noe som betyr at alle lysdiodene slås AV, noe som indikerer et nullstrømforbruk av batteriet på grunn av fulladet status.

Kretsdrift

Med henvisning til den viste kretsen kan vi se fire opamper konfigurert som komparatorer der hver op-amp har sine egne forhåndsinnstilte strømfølerinnganger.

En motstand med høy watt Rx danner strøm til spenningsomformerkomponenten som registrerer den forbrukte strømmen av batteriet eller belastningen og oversetter den til et tilsvarende spenningsnivå og mater den til opamp-inngangene.

I begynnelsen bruker batteriet den høyeste mengden strøm som produserer en tilsvarende høyeste mengde spenningsfall over motstanden Rx.

Forhåndsinnstillingene er innstilt på en slik måte at når batteriet bruker maksimal strøm (fullt utladet nivå), har den ikke-inverterende pin3 av ​​alle de 4 op-ampene et høyere potensial enn referanseverdien til pin2.

Siden utgangene til alle op-forsterkerne er høye på dette tidspunktet, er det bare den RØDE LED-en som er koblet til A4, lyser mens den gjenværende LED-en forblir slått av.

Nå som batteriet blir ladet, begynner spenningen over Rx å synke.

I henhold til den sekvensielle justeringen av forhåndsinnstillingene faller A4 pin3-spenningen litt under pin2, noe som fører til at A4-utgangen blir lav og RØD førte til å slå seg av.

Når A4-utgangen er lav, lyser LED-lampen for A3-utgang.

Når batteriet lades litt mer, faller A3 op ampere pin3 potensial under pin2, noe som fører til at produksjonen av A3 blir lav, som slår av den GRØNNE LED.

Med lav A3-utgang lyser LED-utgang A2.

Når batteriet blir ladet litt mer, faller pin3-potensialet til A3 under pin2, noe som fører til at utgangen til A2 blir null, og slår av den gule lysdioden.

Med lav A2-utgang lyser den hvite LED-en nå.

Til slutt når batteriet er nesten fulladet, går potensialet ved pin3 på A1 under pin2, noe som fører til at A1-utgangen blir null, og den hvite LED-en slås av.

Når alle lysdiodene er slått av, indikerer at batteriet er fulladet, og strømmen over Rx har nådd null.

Kretsdiagram

Deleliste for den foreslåtte batteristrømindikatorkretsen

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

Stille inn gjeldende sensorområde

Først må vi beregne rekkevidden til maksimums- og minimumsspenning utviklet over Rx som svar på strømområdet som forbrukes av batteriet.

La oss anta at batteriet som skal lades er et 12 V 100 Ah batteri , og det maksimale tiltenkte strømområdet for dette er 10 ampere. Og vi vil at denne strømmen skal utvikle seg rundt 3 V over Rx.

Ved å bruke Ohms lov kan vi beregne Rx-verdien på følgende måte:

Rx = 3/10 = 0,3 ohm

Effekt = 3 x 10 = 30 watt.

Nå er 3 V det maksimale området i hånden. Nå, siden referanseverdien på pin2 til op-amp er satt med en 1N4148-diode, vil potensialet ved pin2 være rundt 0,6 V.

Så minimumsområdet kan være 0,6 V. Derfor gir dette oss minimums- og maksimumsområdet mellom 0,6 V og 3 V.

Vi må stille forhåndsinnstillingene slik at ved 3 V er alle pin3-spenningene til A1 til A4 høyere enn pin 2.

Deretter kan vi anta at op-forsterkere slår seg av i følgende sekvens:

Ved 2,5 V over Rx A4 blir utgangen lav, ved 2 V A3 blir utgangen lav, ved 1,5 V A2 blir utgangen lav, ved 0,5 V A1 blir utgangen lav

Husk, selv om alle lysdiodene slås av ved 0,5 V over Rx, men 0,5 V kan likevel tilsvare en strøm på 1 amp som blir trukket av batteriet. Vi kan betrakte dette som flytenivånivået, og la batteriet forbli tilkoblet en stund, til vi endelig fjerner det.

Hvis du vil at den siste LED-lampen (hvit) skal lyse til nesten null volt er nådd over Rx, kan du i så fall fjerne referansedioden fra pin2 på op-forsterkerne, og erstatte den med en motstand slik at denne motstanden sammen med R5 skaper et spenningsfall på rundt 0,2 V ved pin2.

Dette vil sikre at den hvite lysdioden på A1 bare slås av når potensialet over Rx faller under 0,2 V, som igjen vil tilsvare et nesten fulladet og avtakbart batteri.

Hvordan stille inn forhåndsinnstillingene.

For dette trenger du en dummy potensiell skillevegg bygget med en 1K pott koblet over forsyningsterminalene som vist nedenfor.

Først kobler du fra forhåndsinnstilt kobling P1 --- P4 fra Rx og kobler den til midtpinnen på 1 K-potten, som angitt ovenfor.

Skyv midtarmen på alle forhåndsinnstillingene for op ampere mot 1K potten.

Nå justerer du 1K-potten slik at 2,5V utvikles på tvers av midtarmen og bakken. Du finner bare at den RØDE LED-lampen er PÅ på dette tidspunktet. Deretter justerer du A4 forhåndsinnstilt P4 slik at den RØDE LED bare slås av. Dette vil øyeblikkelig slå PÅ A3 grønn LED.

Etter dette justerer du 1K-potten for å redusere den midterste pin-spenningen til 2V. Som ovenfor, juster A3-forhåndsinnstillingen P3 slik at den grønne bare slås AV. Dette vil slå på den gule lysdioden.

Deretter justerer du 1K-potten for å produsere 1,5V ved midtpinnen, og juster A2-forhåndsinnstillingen P2 slik at den gule LED-en bare slås av. Dette vil slå den hvite lysdioden på.

Til slutt, juster 1K-potten for å redusere potensialet på senterpinnen til 0,5V. Juster A1-forhåndsinnstillingen P1 slik at den hvite lysdioden bare slås av.

De forhåndsinnstilte justeringene er nå over og ferdig!

Fjern 1K-potten og koble den forhåndsinnstilte utgangslinken til Rx som vist i det første diagrammet.

Du kan begynne å lade det anbefalte batteriet og se at lysdiodene reagerer tilsvarende.

Legge til en Auto Cut OFF

Når strømmen reduseres til nesten null, kan et relé bli slått av for å sikre en automatisk kutt til den nåværende følte batterikretsen, som vist nedenfor:

Hvordan det fungerer

Når strømmen slås PÅ, forårsaker 10uF kondensatoren en øyeblikkelig jording av pin2-potensialet til op-forsterkerne, noe som gjør at utgangen til alle op-forsterkerne kan gå høyt.

Relédriver-transistoren koblet til A1-utgang slår PÅ reléet, som forbinder batteriet med ladetilførselen via N / O-kontaktene.

Batteriet begynner nå å tegne den angitte mengden strøm som forårsaker det nødvendige potensialet til å utvikle seg over Rx, som blir registrert av pin3 på op-ampene via de respektive forhåndsinnstillingene, P1 --- P4.

I mellomtiden lades 10uF via R5 som gjenoppretter referanseverdien ved pin2 på op-ampene tilbake til 0,6V (diodedråpe).

Når batteriet lades, reagerer op-amp-utgangene tilsvarende som forklart tidligere, til batteriet blir fulladet, noe som fører til at A1-utgangen blir lav.

Når A1-utgangen er lav, slår transistoren AV reléet, og batteriet kobles fra strømforsyningen.

Nok en nyttig strømavkjent batterideksel

Arbeidet med dette designet er faktisk enkelt. Spenningen ved den inverterende inngangen er fast ved P1-forhåndsinnstillingen på et nivå som er bare lavere enn spenningsfallet over motstandsbanken R3 --- R13, tilsvarende den anbefalte ladestrømmen til batteriet.

Når strømmen slås PÅ, fører C2 til at en høyde vises ved ikke-inverteringen av op-forsterkeren, som igjen får op-amp-utgangen til å gå høyt og slå på MOSFET.

MOSFET leder og lar batteriet kobles over ladetilførselen, slik at ladestrømmen kan passere gjennom motstandsbanken.

Dette tillater at en spenning utvikler seg ved den ikke-inverterende inngangen til IC-en, høyere enn den inverterende stiften, som låser utgangen fra op-forsterkeren til en permanent høyde.

MOSFET fortsetter nå å lede og batteriet er ladet til det nåværende inntaket av batteriet synker betydelig ved fulladet nivå på batteriet. Spenningen over motstandsbanken synker nå, slik at den inverterende pinnen til op-forsterkeren nå går høyere enn den ikke-inverterende pinnen av op-forsterkeren.

På grunn av dette blir op amp-utgangen lav, MOSFET er slått AV, og batteriladingen stoppes endelig.