מעגל מחוון זרם סוללה - טעינה מופעלת זרם מנותקת

בפוסט זה אנו למדים על חיישן זרם סוללה פשוט עם מעגל חיווי שמזהה את כמות הזרם הנצרכת על ידי הסוללה בזמן הטעינה. העיצובים המוצגים מנותקים אוטומטית כאשר הסוללה מפסיקה לצרוך זרם ברמת הטעינה המלאה ..

מדוע טיפות נוכחיות ככל שהסוללה נטענת

אנו כבר יודעים שבעוד סוללה נטענת בהתחלה היא שואבת כמות גבוהה יותר של זרם, וככל שהיא מגיעה לעבר רמת טעינה מלאה, צריכה זו מתחילה לרדת, עד שהיא מגיעה כמעט לאפס.

זה קורה מכיוון שבתחילה הסוללה במצב פרוק והמתח שלה נמוך ממתח המקור. זה גורם להבדל פוטנציאלי גדול יחסית בין שני המקורות.

בשל הבדל רחב זה, הפוטנציאל מהמקור הגבוה יותר שהוא פלט המטען, מתחיל לזרום לעבר הסוללה בעוצמה גבוהה בהרבה וגורם לכמות זרם גבוהה יותר להיכנס לסוללה.

כאשר הסוללה נטענת עד לרמה המלאה, ההפרש הפוטנציאלי בין שני המקורות מתחיל להיסגר, עד ששני המקורות הם בעלי רמות מתח זהות.

כאשר זה קורה, המתח ממקור האספקה ​​אינו מסוגל לדחוף זרם נוסף לעבר הסוללה, וכתוצאה מכך צריכת זרם מופחתת.

זה מסביר מדוע סוללה פרוקה שואבת יותר זרם בהתחלה וזרם מינימלי כאשר היא טעונה במלואה.

בדרך כלל רוב מחווני טעינת הסוללה משתמשים ברמת המתח של הסוללה כדי לציין את מצב הטעינה שלה, כאן במקום המתח משתמשים בגודל הנוכחי (אמפר) למדידת מצב הטעינה.

השימוש בזרם כפרמטר המדידה מאפשר הערכה מדויקת יותר של ה- טעינת סוללה סטָטוּס. המעגל מסוגל גם להצביע על תקינותה המיידית של סוללה מחוברת על ידי תרגום יכולת הצריכה הנוכחית שלה בזמן טעינה.

באמצעות LM338 עיצוב פשוט

מעגל מטען סוללות מנותק פשוט יכול להיבנות על ידי שינוי מתאים מעגל רגולטור LM338 רגיל כפי שמוצג מטה:

שכחתי להוסיף דיודה בשורה החיובית של הסוללה, אז אנא הקפד להוסיף אותה כפי שמוצג בתרשים המתוקן הבא.

איך זה עובד

העבודה של המעגל הנ'ל היא פשוטה למדי.

אנו יודעים שכאשר סיכת ADJ של ה- LM338 או LM317 IC קצרה עם קו הקרקע, ה- IC מכבה את מתח המוצא. אנו משתמשים בתכונת כיבוי ADJ זו ליישום כיבוי הזיהוי הנוכחי.

כאשר מופעל כוח כניסה, הקבל 10uF משבית את ה- BC547 הראשון, כך שה- LM338 יכול לתפקד כרגיל ולייצר את המתח הנדרש עבור הסוללה המחוברת.

זה מחבר את הסוללה והיא מתחילה להיטען על ידי ציור כמות הזרם שצוינה לפי דירוג Ah שלה.

זה מפתח הבדל פוטנציאלי ברחבי העולם נגד חישה נוכחית Rx שמפעיל את הטרנזיסטור BC547 השני.

זה מבטיח שה- BC547 הראשון המחובר לסיכת ADJ של ה- IC יישאר מושבת בזמן שהסוללה מותרת להיטען כרגיל.

ככל שהסוללה נטענת, ההפרש הפוטנציאלי על פני Rx מתחיל לרדת. בסופו של דבר כאשר הסוללה נטענת כמעט לחלוטין הפוטנציאל הזה יורד לרמה בה היא הופכת נמוכה מדי להטיה השנייה של BC547, ומכבה אותה.

כאשר BC547 השני מכבה את BC547 הראשון מפעיל, ומניח את סיכת ה- ADJ של ה- IC.

ה- LM338 מכבה כעת את ניתוק הסוללה לחלוטין מאספקת הטעינה.

ניתן לחשב Rx באמצעות נוסחת החוק של אוהם:

Rx = 0.6 / זרם טעינה מינימלי

מעגל LM338 זה יתמוך בסוללה של עד 50 Ah כאשר ה- IC מותקן על גוף קירור גדול. עבור סוללות עם דירוג Ah גבוה יותר, יתכן שיהיה צורך לשדרג את ה- IC עם טרנזיסטור חיצוני כ- נדון במאמר זה .

באמצעות IC LM324

העיצוב השני הוא מעגל משוכלל יותר באמצעות LM324 IC המספק זיהוי מדויק של מצב הסוללה בצורה חכמה וגם כיבוי מלא של הסוללה כאשר הגרירה הנוכחית מגיעה לערך המינימלי.

כיצד נוריות הנורות מציינות את מצב הסוללה

כאשר הסוללה גוזלת את הזרם המרבי נורית ה- LED האדומה דולקת.

כאשר הטעינה נטענת, והזרם על פני Rx יורד באופן פרופורציונאלי, הנורית האדומה תכבה, והנורית הירוקה נדלקת.

ככל שהטרי יטען עוד יותר, הנורית הירוקה תיכבה, והצהוב יידלק.

לאחר מכן, כאשר הסוללה קרובה לרמה של טעינה מלאה, הנורית הצהובה תיכבה, והלבן יופעל.

לבסוף כאשר הסוללה טעונה במלואה, נורית הלבן גם תכבה, כלומר כל הנוריות יכבו, דבר המציין צריכת זרם אפסית על ידי הסוללה עקב מצב טעון לחלוטין.

מבצע מעגל

בהתייחס למעגל המוצג, אנו יכולים לראות ארבע אופמויות שהוגדרו כמשוואות כאשר לכל מגבר אופ יש את כניסות החישה הנוכחיות שהוגדרו מראש.

נגד Watt גבוה Rx מהווה את רכיב ממיר הזרם למתח אשר חש את הזרם הנצרך על ידי הסוללה או העומס ומתרגם אותו לרמת מתח מתאימה ומזין אותו לכניסות ה- opamp.

בתחילת הדרך, הסוללה צורכת את כמות הזרם הגבוהה ביותר שמייצרת כמות ירידה גבוהה ביותר של מתח על פני הנגד Rx.

ההגדרות הקבועות מראש מוגדרות באופן שכאשר הסוללה צורכת את הזרם המרבי (רמה פרוקה לחלוטין), הסיכה 3 שאינה הופכת של כל 4 המגברים האופציונליים היא בעלת פוטנציאל גבוה יותר מערך ההפניה של pin2.

מכיוון שהפלטים של כל מגברי ה op גבוהים בשלב זה, רק נורית ה- LED האדומה המחוברת ל- A4 נדלקת בעוד שנורית ה- LED הנותרת מכובה.

כעת, כשהסוללה נטענת, המתח על פני Rx מתחיל לרדת.

בהתאם לכוונון הרציף של ההגדרות הקבועות מראש, מתח פינים A4 3 יורד מעט מתחת לפין 2, מה שגרם לפלט A4 לרדת נמוך והאדום הוביל לכיבוי.

עם פלט A4 נמוך, נורית פלט A3 נדלקת.

כאשר הטעינה נטענת מעט יותר, פוטנציאל ה- pin3 של מגבר ה- A3 יורד מתחת לסיכה 2, וגורם לפלט של A3 לרדת נמוך, ומכבה את נורית ה- LED הירוקה.

עם פלט A3 נמוך, נורית פלט A2 נדלקת.

כאשר הסוללה נטענת מעט יותר, פוטנציאל ה- pin3 של A3 יורד מתחת ל- pin2 שלה, מה שגורם לפלט של A2 להיות אפס, ומכבה את הנורית הצהובה.

עם פלט A2 נמוך, הנורית הלבנה נדלקת כעת.

לבסוף כשהסוללה נטענת כמעט לחלוטין, הפוטנציאל ב- pin3 של A1 יורד מתחת לסיכה 2, מה שגורם לפלט A1 להיות אפס, והנורית הלבן נכבה.

כשכל הנוריות כבויות, מציין שהסוללה טעונה במלואה, והזרם על פני ה- Rx הגיע לאפס.

תרשים מעגלים

רשימת חלקים למעגל המחוון הנוכחי של הסוללה

• R1 ---- R5 = 1k
• P1 ----- P4 = 1k הגדרות קבועות מראש
• A1 ----- A4 = LM324 IC
• דיודה = 1N4007 או 1N4148
• Rx = כמוסבר להלן

הגדרת טווח החישה הנוכחי

ראשית, עלינו לחשב את טווח המתח המקסימלי והמינימלי שפותח על פני Rx בתגובה לטווח הזרם הנצרך על ידי הסוללה.

נניח שהסוללה להטעין היא סוללה 12 V 100 Ah , וטווח הנוכחי המרבי המיועד לכך הוא 10 אמפר. ואנחנו רוצים שהזרם הזה יתפתח סביב 3 וולט על פני Rx.

באמצעות חוק אוהם אנו יכולים לחשב את ערך ה- Rx באופן הבא:

Rx = 3/10 = 0.3 אוהם

הספק = 3 x 10 = 30 וואט.

כעת, 3 וולט הוא הטווח המרבי ביד. כעת, מכיוון שערך ההפניה ב- pin2 של מגבר ה- op נקבע באמצעות דיודה 1N4148, הפוטנציאל ב- pin2 יהיה סביב 0.6 וולט.

אז הטווח המינימלי יכול להיות 0.6 וולט ולכן זה נותן לנו את הטווח המינימלי והמקסימלי בין 0.6 וולט ל -3 וולט.

עלינו להגדיר את ההגדרות הקבועות מראש כך שב -3 וולט, כל המתחים pin3 של A1 ל- A4 גבוהים יותר מהסיכה 2.

לאחר מכן, אנו יכולים להניח כי מגברי ה- op יכבו ברצף הבא:

בהספק של 2.5 וולט על פני פלט A4 Rx נמוך, בפלט A3 של 2 וולט נמוך, על פלט של A2 וולט A2 נמוך, על פלט של 0.5 וולט A1 נמוך

זכור, אם כי ב 0.5 וולט על פני Rx כל נוריות הנורית מכבות, אך 0.5 וולט עדיין עשוי להתאים לזרם אמפר אחד הנמשך על ידי הסוללה. אנו יכולים לראות זאת כרמת הטעינה הצפה, ולאפשר לסוללה להישאר מחוברת זמן מה, עד שנסיר אותה לבסוף.

אם אתה רוצה שנורית ה- LED האחרונה (לבנה) תישאר מוארת עד שמגיעים כמעט אפס וולט על פני Rx, ​​במקרה כזה תוכלו להסיר את דיודת הייחוס מהסיכה 2 של מגברי ה- OP, ולהחליף אותה בנגד כזה שנגד זה יחד עם R5 יוצר ירידת מתח של סביב 0.2 וולט ב- pin2.

זה יבטיח שהנורית הלבן ב- A1 תיכבה רק כאשר הפוטנציאל על פני Rx יורד מתחת ל 0.2 וולט, אשר בתורו יתאים לסוללה כמעט טעונה לחלוטין ונשלפת.

כיצד להגדיר קביעות מוגדרות מראש.

לשם כך תזדקק למחלק פוטנציאלי דמה שנבנה באמצעות סיר 1K המחובר על מסופי האספקה ​​כמוצג להלן.

בתחילה, נתק את הקישור הקבוע מראש של P1 --- P4 מה- Rx וחבר אותו עם הסיכה המרכזית של הסיר 1 K, כפי שצוין לעיל.

החלק את הזרוע המרכזית של כל הגדרות הקדם-מגבר המוגדרות מראש לעבר סיר 1K.

כעת התאם את סיר 1K כך ש -2.5 וולט יפותח על פני זרועו המרכזית ועל זרוע הקרקע. תמצא רק שהנורית האדומה דולקת בשלב זה. לאחר מכן, התאם את ה- P4 המוגדר מראש כך שהנורית האדומה פשוט תיכבה. פעולה זו תפעיל באופן מיידי נורית LED ירוקה A3.

לאחר מכן התאם את סיר 1K כדי להפחית את מתח הסיכה המרכזי שלו ל -2 V. כאמור, התאם את ה- P3 המוגדר מראש כך שהירוק פשוט ייכבה. פעולה זו תפעיל את הנורית הצהובה.

לאחר מכן, התאם את הסיר 1K כדי לייצר 1.5 וולט בסיכה המרכזית, והתאם את ה- P2 הקבוע מראש כך שהנורית הצהובה פשוט תיכבה. פעולה זו תפעיל את נורית הלבן הלבנה.

לבסוף, התאם את סיר 1K כדי להפחית את פוטנציאל הסיכה המרכזי שלו ל 0.5V. התאם את ה- P1 המוגדר מראש כך שנורית הלבן רק תיכבה.

ההתאמות הקבועות מראש הסתיימו עכשיו!

הסר את הסיר 1K וחבר מחדש את קישור הפלט הקבוע מראש בחזרה ל- Rx, כפי שמוצג בתרשים הראשון.

אתה יכול להתחיל לטעון את הסוללה המומלצת ולראות את נוריות הנורה מגיבות בהתאם.

הוספת ניתוק אוטומטי

כאשר הזרם מצטמצם כמעט לאפס, ניתן לכבות ממסר כדי להבטיח חיתוך אוטומטי למעגל הסוללה שחש הנוכחי, כמוצג להלן:

איך זה עובד

כאשר ההפעלה מופעלת, הקבל 10uF גורם להארקה רגעית של פוטנציאל ה- pin2 של מגברי ה- op, מה שמאפשר לפלט של כל מגברי ה- OP להגיע גבוה.

הטרנזיסטור של מנהל הממסר המחובר ביציאת A1 מפעיל את הממסר, המחבר את הסוללה לאספקת הטעינה דרך מגעי ה- N / O.

הסוללה מתחילה כעת לצייר את כמות הזרם הקבועה הגורמת לפוטנציאל הנדרש להתפתח על פני Rx, ​​אשר מורגשת על ידי סיכה 3 של מגברי ה- OpP באמצעות הגדרות הקדימה המתאימות, P1 --- P4.

בינתיים, ה- 10uF נטען באמצעות R5 המחזיר את ערך הייחוס בסיכה 2 של מגברי ה- OP חזרה ל -0.6 וולט (נפילת דיודה).

ככל שהסוללה נטענת, פלט המגבר המגיב מגיב בהתאמה כפי שהוסבר קודם לכן, עד שהסוללה נטענת במלואה וגורמת לפלט A1 לרדת.

כאשר תפוקת A1 נמוכה, הטרנזיסטור מכבה את הממסר והסוללה מנותקת מהספק.

עיצוב שימושי נוסף לחיתוך סוללות

העבודה של העיצוב הזה היא למעשה פשוטה. המתח בכניסה ההפוכה נקבע על ידי קביעת ה- P1 המוגדרת מראש ברמה הנמוכה יותר מנפילת המתח על פני בנק הנגד R3 --- R13, המקביל לזרם הטעינה המומלץ של הסוללה.

כאשר ההפעלה מופעלת, C2 גורם לשיא להופעה ללא היפוך של מגבר ה- op, מה שבתורו גורם ליציאת מגבר ה- OP גבוה ולהפעיל את ה- MOSFET.

ה- MOSFET מוליך ומאפשר חיבור הסוללה על פני אספקת הטעינה, ומאפשר לזרם הטעינה לעבור דרך בנק הנגד.

זה מאפשר להתפתח מתח בכניסה הלא-הפוך של ה- IC, גבוה יותר מהסיכה ההפוכה שלו, התולה את יציאת מגבר ה- OP לגובה קבוע.

כעת ה- MOSFET ממשיך להתנהל והסוללה נטענת, עד שצריכת הסוללה הנוכחית פוחתת משמעותית ברמת הטעינה המלאה של הסוללה. המתח על פני בנק הנגד יורד כעת, כך שהסיכה ההופכת של מגבר ה- op עולה כעת מהסיכה הלא-הופכת של מגבר ה- OP.

בשל כך, תפוקת מגבר ההפעלה הופכת נמוכה, ה- MOSFET כבוי והטענת הסוללה נעצרת לבסוף.