מעגל מטען סוללות באמצעות נגדים קבועים

מעגל מטען סוללות אוטומטי אוניברסלי זה הוא תכליתי במיוחד עם תפקודו וניתן להתאים אותו לכל סוגי טעינת הסוללות ואפילו ליישום בקר טעינה סולארי.

תכונות עיקריות של מטען סוללות אוניברסלי

מעגל מטען סוללות אוניברסלי חייב לכלול את התכונות העיקריות הבאות:

1) ניתוק טעינה מלא של סוללה אוטומטית , ואוטומטית סוללה חלשה אתחול טעינה, עם אזהרות מחוון LED תואמות.

2) מותאם ל כל סוגי טעינת הסוללה

3) מותאם לכל מתח נתון ולסוללה מדורגת AH.

4) תפוקה מבוקרת זרם

5) צעד טעינה שלב 3 או 4 (אופציונלי)

מבין 5 התכונות הנ'ל שלוש הראשונות הן קריטיות והופכות לתכונות החובה לכל מעגל מטען סוללות אוניברסלי.

עם זאת יחד עם מאפיינים אלה גם מטען סוללות אוטומטי חייב להיות קומפקטי במיוחד, זול וקל לתפעול, אחרת העיצוב יכול להיות חסר תועלת למדי עבור אנשים בעלי ידע טכני פחות, מה שהופך את התג 'האוניברסלי' לבטל.

כבר דנתי במעגלי מטען סוללות מגוונים רבים באתר זה, שכולל את רוב התכונות הבולטות שעשויות להיות נדרשות למעשה לטעינת סוללה בצורה אופטימלית ובטוחה.

רבים ממעגלי מטען הסוללה הללו השתמשו במפתח יחיד לשם פשטות, והשתמשו באפשרות היסטרית ליישום תהליך שחזור טעינה אוטומטי של סוללה חלשה.

עם זאת, עם מטען סוללות אוטומטי המשתמש בהיסטרזה ב- opamp התאמת הגדרת ההגדרה המוגדרת מראש או הנגד המשתנה הופכת להיות הליך מכריע ועניין קצת מסובך במיוחד עבור החדשים .. מכיוון שהוא דורש תהליך ניסוי וטעייה בלתי פוסק עד לסיום ההגדרה הנכונה.

בנוסף, הגדרת הפסקת חיוב יתר הופכת להיות תהליך מייגע עבור כל מצטרף חדש אשר עשוי לנסות להשיג את התוצאות במהירות באמצעות מעגל מטען הסוללות שלו.

שימוש בנגדים קבועים במקום בסירים או קביעות מוגדרות מראש

המאמר הנוכחי מתמקד במיוחד בנושא הנ'ל מחליף את הסירים והגדרות קבועות מראש עם נגדים קבועים על מנת לבטל את ההתאמות הנדרשות זמן ולהבטיח עיצוב ללא טרחה עבור משתמש הקצה או הבנאי.

כבר דנתי במאמר אחד קודם שהסביר בהרחבה את ההיסטריה באמפות, אנו נשתמש באותו מושג ובנוסחאות לעיצוב מעגל המטען הסוללה האוניברסלי המוצע, אשר בתקווה יפתור את כל הבלבולים הקשורים לבניית מעגל מטען סוללות מותאם אישית עבור כל סוללה ייחודית.

לפני שנמשיך בהסבר מעגל לדוגמא, חשוב להבין מדוע נדרשת היסטריה למעגל מטען הסוללות שלנו?

הסיבה לכך היא שאנחנו מעוניינים להשתמש באופמפ יחיד ולהשתמש בו לאיתור סף הפריקה התחתון של הסוללה, כמו גם סף הטעינה המלא העליון.

החשיבות של הוספת היסטריה

בדרך כלל, ללא היסטרזיס, לא ניתן להגדיר אופמפ שיופעל בשני ספים שונים אשר עשויים להיות רחוקים למדי, לכן אנו משתמשים בהיסטרזה כדי לקבל את המתקן להשתמש באופמפ יחיד עם תכונת זיהוי כפולה.

אם נחזור לנושא העיקרי שלנו בנושא תכנון מעגל מטען סוללות אוניברסלי עם היסטרזיס, בואו ללמוד כיצד נוכל לחשב את הנגדים הקבועים, כך שניתן יהיה לחסל את ההליכים המורכבים בהגדרת הלי / Lo באמצעות נגדים משתנים או הגדרות קבועות מראש.

כדי להבין את הפעולות הבסיסיות של ההיסטריה ואת הנוסחה הקשורה אליה ראשית עלינו להתייחס לאיור הבא:

באיורים לדוגמה לעיל, אנו יכולים לראות בבירור את הנגד להיסטריה Rh מחושב ביחס לשני נגדי הייחוס האחרים Rx ו Ry.

בואו ננסה ליישם את הרעיון הנ'ל במעגל מטען סוללות בפועל ונראה כיצד ניתן לחשב את הפרמטרים הרלוונטיים לקבלת התפוקה הסופית המותאמת. אנו לוקחים את הדוגמה הבאה של א מעגל מטען סוללות 6V

בתרשים מטען של מצב מוצק זה, ברגע שמתח סיכה 2 הופך למתח התייחסות סיכה מס '3 גבוה יותר, סיכת המוצא מס' 6 הולכת ונשארת ומכבה את TIP122 ואת טעינת הסוללה. לעומת זאת כל עוד פוטנציאל סיכה מס '2 נשאר מתחת לסיכה מס' 3, פלט ה- opamp שומר על הפעלת TIP122 והסוללה ממשיכה להיטען.

יישום הנוסחאות בדוגמה מעשית

מהנוסחאות שבאו לידי ביטוי בסעיף הקודם אנו יכולים לראות כמה פרמטרים מכריעים שיש לקחת בחשבון בעת ​​יישומם במעגל מעשי, כמפורט להלן:

1) מתח הייחוס המופעל על Rx ועל מתח אספקת Vcc Vcc חייב להיות שווה וקבוע.

2) סף כיבוי הטעינה המלא של הסוללה העליונה שנבחרה ומתג הפירוק של הסוללה התחתון על מתח הסף חייב להיות נמוך מ- Vcc ומתחי הייחוס.

זה נראה קצת מסובך מכיוון שמתח האספקה ​​Vcc מחובר בדרך כלל לסוללה ולכן הוא לא יכול להיות קבוע, וגם לא יכול להיות נמוך יותר מההתייחסות.

בכל מקרה, כדי להתמודד עם הנושא אנו מוודאים כי ה- Vcc מהודק עם רמת הייחוס, ומתח הסוללה שצריך לחוש יורד לערך נמוך ב -50% באמצעות רשת חלוקה פוטנציאלית כך שהוא יהפוך פחות מה- Vcc, כפי שמוצג בתרשים לעיל.

הנגד Ra ו- Rb מורידים את מתח הסוללה לערך נמוך יחסית של 50%, ואילו הזנר 4.7V מגדיר את מתח הייחוס הקבוע עבור Rx / Ry וסיכת ה- Vcc מס '4 של האופמפ. עכשיו הדברים נראים מוכנים לחישובים.

אז בואו נשתמש בהיסטריה נוסחאות למטען 6V זה וראה כיצד זה מסתדר במעגל לדוגמא זה:

במעגל 6V המוזכר לעיל יש לנו את הנתונים הבאים:

הסוללה לטעינה היא 6 וולט

נקודת החיתוך העליונה היא 7V

נקודת השיקום התחתונה היא 5.5V.

Vcc, ומתח הייחוס מוגדר ל- 4.7V (באמצעות 4.7V zener)

אנו בוחרים Ra, Rb כנגדים של 100k כדי להפחית את פוטנציאל הסוללה 6V ל 50% פחות ערך, ולכן נקודת הניתוק העליונה 7V הופכת כעת ל -3.5 V (VH), וה -5.5 V התחתון הופך ל -2.75 V (VL)

כעת עלינו לברר את ערכי הנגד להיסטריה Rh ביחס ל Rx ו Ry .

לפי הנוסחה:

Rh / Rx = VL / VH - VL = 2.75 / 3.5 - 2.75 = 3.66 --------- 1)

∴ Rh / Rx = 3.66

Ry / Rx = VL / Vcc - VH = 2.75 / 4.7 - 3.5 = 2.29 ---------- 2)

∴ Ry / Rx = 2.29

מ- 1) יש לנו Rh / Rx = 3.66

Rh = 3.66Rx

בוא ניקח Rx = 100K ,

ערכים אחרים כמו 10K, 4k7 או כל דבר אחר יכולים לעשות, אבל 100K להיות ערך סטנדרטי וגבוה מספיק כדי לשמור על צריכת הצריכה הופך להיות מתאים יותר.

∴ Rh = 3.66 x 100 = 366K

החלפת ערך זה של Rx ב- 2), נקבל

Ry / Rx = 2.29

Ry = 2.29Rx = 2.29 x 100 = 229K

∴ Ry = 229K

את התוצאות הנ'ל ניתן להשיג גם באמצעות תוכנת מחשבון היסטרזיס, פשוט על ידי לחיצה על כמה כפתורים

זהו זה, עם החישובים שלמעלה קבענו בהצלחה את הערכים הקבועים המדויקים של הנגדים השונים שיבטיחו כי סוללת 6 וולט המחוברת תתנתק אוטומטית ב 7 וולט, ותתחיל לטעון מחדש ברגע שהמתח שלה יורד מתחת ל -5.5 וולט.

לסוללות מתח גבוה יותר

עבור מתח גבוה יותר כגון השגת מעגל סוללות אוניברסלי של 12 וולט, 24 וולט, 48 וולט, ניתן לשנות את העיצוב הנדון לעיל פשוט כמפורט להלן על ידי ביטול שלב LM317.

נהלי החישוב יהיו זהים לחלוטין לביטוי בפסקה הקודמת.

לצורך טעינת סוללות בזרם גבוה, יתכן שיהיה צורך לשדרג את TIP122 ואת הדיודה 1N5408 עם התקני זרם גבוהים יחסית, ולשנות את הזנר 4.7V לערך שעשוי להיות גבוה מ- 50% ממתח הסוללה.

הנורית הירוקה מציינת את מצב הטעינה של הסוללה ואילו הנורית האדומה מאפשרת לנו לדעת מתי הסוללה טעונה במלואה.

זה מסכם את המאמר, שמסביר בבירור כיצד ליצור מעגל מטען סוללות פשוט אך ישים באופן אוניברסלי באמצעות נגדים קבועים כדי להבטיח דיוק קיצוני וניתוקים חסינים בפני שוטים על פני נקודות הסף שנקבעו, מה שמבטיח בתורו טעינה מושלמת ובטוחה עבור הסוללה המחוברת.