Batteriströmindikatorkrets - Strömtriggerad laddning avbruten

I det här inlägget lär vi oss om en enkel batteriströmssensor med indikatorkrets som upptäcker mängden ström som förbrukas av batteriet under laddning. De presenterade designen har också en automatisk avstängning när batteriet slutar förbruka ström vid full laddningsnivå.

Varför nuvarande droppar när batteriet laddas

Vi vet redan att medan ett batteri laddas från början drar det högre ström, och när det når mot full laddningsnivå börjar denna förbrukning sjunka tills det når nästan noll.

Detta händer eftersom batteriet initialt är urladdat och dess spänning är lägre än källspänningen. Detta orsakar en relativt större potentialskillnad mellan de två källorna.

På grund av denna stora skillnad börjar potentialen från den högre källan, som är laddarens utgång, rusa mot batteriet med mycket högre intensitet, vilket medför att större mängd ström kommer in i batteriet.

När batteriet laddas till full nivå börjar potentialskillnaden mellan de två källorna stängas tills de två källorna har identiska spänningsnivåer.

När detta händer kan spänningen från matningskällan inte driva ytterligare ström mot batteriet, vilket resulterar i en minskad strömförbrukning.

Detta förklarar varför ett urladdat batteri drar mer ström från början och minsta ström när det är fulladdat.

Vanligtvis använder de flesta batteriladdningsindikatorer batteriets spänningsnivå för att indikera dess laddningsförhållande, här används istället för spänning ström (förstärkare) för att mäta laddningsstatus.

Användning av ström som mätparameter möjliggör en mer exakt bedömning av batteriladdning status. Kretsen kan också indikera ett anslutet batteris momentana hälsa genom att översätta dess nuvarande konsumtionsförmåga medan det laddas.

Använda LM338 enkel design

En enkel strömavbruten batteriladdarkrets kan byggas genom att modifiera a standard LM338 regulatorkrets enligt nedanstående:

Jag glömde att lägga till en diod vid batteriets positiva linje, så se till att lägga till den som visas i följande korrigerade diagram.

Hur det fungerar

Arbetet med ovanstående krets är ganska enkelt.

Vi vet att när ADJ-stiftet på LM338 eller LM317 IC kortsluts med jordlinjen stänger IC utgångsspänningen. Vi använder den här ADJ-avstängningsfunktionen för att implementera den nuvarande detekterade avstängningen.

När ingångseffekt tillförs, avaktiverar 10uF kondensatorn den första BC547 så att LM338 kan fungera normalt och producera erforderlig spänning för det anslutna batteriet.

Detta ansluter batteriet och det börjar ladda genom att dra den angivna mängden ström enligt dess Ah-betyg.

Detta utvecklar en potentiell skillnad över hela världen strömavkänningsmotstånd Rx som slår på den andra BC547-transistorn.

Detta säkerställer att den första BC547 som är ansluten till ADJ-stiftet på IC förblir inaktiverad medan batteriet får ladda normalt.

När batteriet laddas börjar potentialskillnaden över Rx sjunka. I slutändan när batteriet nästan är fulladdat sjunker denna potential till en nivå där den blir för låg för den andra BC547-basförspänningen och stänger av den.

När den andra BC547 stängs av slås den första BC547 på och jordar ADJ-stiftet på IC.

LM338 stängs nu av helt och lossar batteriet från laddningsaggregatet.

Rx kan beräknas med Ohms lagformel:

Rx = 0,6 / Minsta laddningsström

Denna LM338-krets stöder upp till 50 Ah batteri med IC monterad på en stor kylfläns. För batterier med högre Ah-betyg kan IC behöva uppgraderas med en utombordstransistor som diskuteras i den här artikeln .

Använda IC LM324

Den andra designen är en mer detaljerad krets med en LM324 IC vilket ger noggrann stegvis batteristatusdetektering och även fullständig avstängning av batteriet när den aktuella dragningen når minimivärdet.

Hur lysdioderna anger batteristatus

När batteriet förbrukar maximal ström lyser den RÖDA lysdioden.

När batteriet laddas och strömmen över Rx sjunker proportionellt kommer den RÖDA lysdioden att stängas av och den GRÖNA lysdioden slås PÅ.

När strålen laddas ytterligare slocknar den gröna lysdioden och den gula tänds.

Därefter, när batteriet är nära fulladdat, tänds den gula lysdioden och den vita tänds.

Slutligen, när batteriet är fulladdat, släcks den vita lysdioden också, vilket betyder att alla lysdioder kommer att stängas av, vilket indikerar en noll strömförbrukning av batteriet på grund av en fulladdad status.

Kretsdrift

Med hänvisning till den visade kretsen kan vi se fyra opamper konfigurerade som komparatorer där varje op-förstärkare har sina egna förinställbara strömavkänningsingångar.

Ett högt wattmotstånd Rx bildar ström till spänningsomvandlarkomponenten som känner av den förbrukade strömmen av batteriet eller belastningen och översätter den till en motsvarande spänningsnivå och matar den till opampingångarna.

I början förbrukar batteriet den högsta mängden ström som ger en motsvarande högsta mängd spänningsfall över motståndet Rx.

Förinställningarna är inställda på ett sådant sätt att när batteriet förbrukar den maximala strömmen (helt urladdad nivå) har den icke-inverterande stift3 för alla de 4 op-förstärkarna en högre potential än referensvärdet för stift2.

Eftersom utgångarna för alla op-förstärkare är höga vid denna tidpunkt tänds endast den RÖDA lysdioden som är ansluten till A4 medan den återstående lysdioden förblir avstängd.

Nu när batteriet laddas börjar spänningen över Rx sjunka.

Enligt den sekventiella justeringen av förinställningarna sjunker A4 pin3-spänningen något under pin2, vilket gör att A4-utgången blir låg och RÖD ledde till att stängas av.

När A4-utgången är låg tänds A3-utgångslampan.

När batteriet laddar lite mer sjunker A3-förstärkaren pin3-potentialen under dess pin2, vilket gör att utmatningen från A3 blir låg, vilket stänger av den GRÖNA lysdioden.

När A3-utgången är låg, lyser A2-utgångslampan.

När batteriet laddas lite mer sjunker pin3-potentialen för A3 under dess pin2, vilket gör att utmatningen från A2 blir noll och stänger av den gula lysdioden.

När A2-utgången är låg tänds den vita lysdioden nu.

Slutligen när batteriet nästan är fulladdat, går potentialen vid pin3 i A1 under dess pin2, vilket gör att A1-utgången blir noll och den vita lysdioden stängs.

När alla lysdioder är avstängda indikerar att batteriet är fulladdat och strömmen över Rx har nått noll.

Kretsschema

Dellista för den föreslagna batteriströmindikatorkretsen

• R1 ---- R5 = 1k
• P1 ----- P4 = 1k förinställningar
• A1 ----- A4 = LM324 IC
• Diod = 1N4007 eller 1N4148
• Rx = Som förklaras nedan

Ställa in det aktuella avkänningsområdet

Först måste vi beräkna intervallet för den maximala och minsta spänningen som utvecklats över Rx som svar på strömområdet som förbrukas av batteriet.

Låt oss anta att batteriet som ska laddas är ett 12 V 100 Ah batteri , och det maximala avsedda strömområdet för detta är 10 ampere. Och vi vill att den här strömmen ska utvecklas runt 3 V över Rx.

Med hjälp av Ohms lag kan vi beräkna Rx-värdet på följande sätt:

Rx = 3/10 = 0,3 ohm

Effekt = 3 x 10 = 30 watt.

Nu är 3 V det maximala intervallet i handen. Eftersom referensvärdet vid pin2 på op-förstärkaren ställs in med en 1N4148-diod, kommer potentialen vid pin2 att vara cirka 0,6 V.

Så minsta räckvidd kan vara 0,6 V. Därför ger detta oss det lägsta och högsta intervallet mellan 0,6 V och 3 V.

Vi måste ställa in förinställningarna så att vid 3 V är alla pin3-spänningarna från A1 till A4 högre än pin 2.

Därefter kan vi anta att op-förstärkarna stängs av i följande ordning:

Vid 2,5 V över Rx blir A4-utgången låg, vid 2 V A3-utgången blir låg, vid 1,5 V A2-utgången blir låg, vid 0,5 V A1-utgången blir låg

Kom ihåg att även om vid 0,5 V över Rx stängs alla lysdioder av, men 0,5 V kan fortfarande motsvara en ampere-ström som dras av batteriet. Vi kan betrakta detta som flottörens laddningsnivå och låta batteriet förbli anslutet en stund tills vi äntligen tar bort det.

Om du vill att den sista lysdioden (vit) ska lysa tills nästan noll volt uppnås över Rx, kan du i så fall ta bort referensdioden från op2-förstärkarens pin2 och ersätta den med ett motstånd så att detta motstånd tillsammans med R5 skapar ett spänningsfall på cirka 0,2 V vid pin2.

Detta kommer att säkerställa att den vita lysdioden på A1 bara stängs av när potentialen över Rx sjunker under 0,2 V, vilket i sin tur motsvarar ett nästan fulladdat och avtagbart batteri.

Hur man ställer in förinställningarna.

För detta behöver du en dummy potentialavdelare byggd med en 1K-pott ansluten över försörjningsterminalerna enligt nedan.

Ursprungligen kopplar du bort P1 --- P4 förinställd länk från Rx och ansluter den med mittstiftet på 1 K-potten, som anges ovan.

Skjut mittarmen på alla förförstärkare av op amp mot 1K potten.

Justera nu 1K-potten så att 2,5V utvecklas över mittarmen och markarmen. Du hittar bara den RÖDA lysdioden lyser vid denna punkt. Justera sedan A4-förinställningen P4 så att den RÖDA lysdioden bara stängs av. Detta slår omedelbart PÅ A3 Grön LED.

Efter detta justerar du 1K-potten för att sänka sin mittstiftspänning till 2V. Som ovan, justera A3-förinställningen P3 så att den gröna stängs av. Detta slår på den gula lysdioden.

Därefter justerar du 1K-potten så att den producerar 1,5V vid mittstiftet och justerar A2-förinställningen P2 så att den gula lysdioden bara stängs av. Detta slår på den vita lysdioden.

Slutligen, justera 1K-potten för att minska dess mittstiftspotential till 0,5V. Justera A1-förinställningen P1 så att den vita lysdioden bara stängs av.

De förinställda justeringarna är nu slut och gjort!

Ta bort 1K-potten och återanslut den förinställda utgångslänken till Rx som visas i det första diagrammet.

Du kan börja ladda det rekommenderade batteriet och se hur lysdioderna svarar därefter.

Lägga till en automatisk avstängning

När strömmen minskar till nästan noll kan ett relä stängas av för att säkerställa en automatisk avstängning till den strömavkända batterikretskretsen, som visas nedan:

Hur det fungerar

När strömmen slås PÅ, orsakar 10uF kondensatorn en kortvarig jordning av op2-förstärkarens pin2-potential, vilket gör att utgången från alla op-förstärkarna går högt.

Relädrivtransistorn ansluten till A1-utgången kopplar på reläet, som ansluter batteriet till laddningsmatningen via N / O-kontakterna.

Batteriet börjar nu dra den föreskrivna mängden ström som orsakar den nödvändiga potentialen att utvecklas över Rx, vilket känns av stift3 på op-förstärkarna via respektive förinställningar, P1 --- P4.

Under tiden laddas 10uF via R5 som återställer referensvärdet vid pin2 på op-förstärkarna tillbaka till 0,6V (diodfall).

När batteriet laddas svarar op-amp-utgångarna på motsvarande sätt som förklarats tidigare, tills batteriet blir fulladdat, vilket gör att A1-utgången blir låg.

När A1-utgången är låg stänger transistorn av reläet och batteriet kopplas bort från strömförsörjningen.

Ytterligare en användbar strömavkänd batteridriven design

Arbetet med denna design är faktiskt enkelt. Spänningen vid den inverterande ingången fixeras av P1-förinställningen på en nivå som är bara lägre än spänningsfallet över motståndsbanken R3 --- R13, vilket motsvarar den rekommenderade laddningsströmmen för batteriet.

När strömmen slås PÅ, orsakar C2 att en hög uppträder vid icke-inverterande av förstärkaren, vilket i sin tur får uppförstärkarens utgång att gå högt och slå på MOSFET.

MOSFET leder och låter batteriet anslutas över laddningsaggregatet, så att laddningsströmmen passerar genom motståndsbanken.

Detta gör att en spänning kan utvecklas vid den icke-inverterande ingången på IC, högre än dess inverterande stift, vilket låser ut förstärkarens utgång till en permanent hög.

MOSFET fortsätter nu att leda och batteriet laddas tills batteriets nuvarande intag minskar avsevärt vid batteriets fulla laddningsnivå. Spänningen över motståndsbanken sjunker nu, så att op-förstärkarens inverterande stift nu går högre än op-förstärkarens icke-inverterande stift.

På grund av detta blir op-förstärkarens utgång låg, MOSFET stängs AV och batteriladdningen stoppas äntligen.