תכננתי ופרסמתי מגוון מעגלי מטען סוללות באתר זה, אולם לעתים קרובות הקוראים מתבלבלים בזמן שהם בוחרים את מעגל המטען המתאים ליישומים האישיים שלהם. ועלי להסביר במפורש כל אחד מהקוראים לגבי התאמה אישית של מעגל מטען הסוללות הנתון לצרכים הספציפיים שלהם.

זה נהיה זמן רב למדי, מכיוון שזה אותו דבר שעלי להסביר לכל אחד מהקוראים מדי פעם.

זה אילץ אותי לפרסם את הפוסט הזה בו ניסיתי להסביר מטען סוללות רגיל תכנון וכיצד להתאים אותו בכמה דרכים כך שיתאימו להעדפות הפרט מבחינת פעולות מתח, זרם, ניתוק אוטומטי או חצי אוטומטי.

טעינה נכונה של הסוללה היא קריטית

שלושת הפרמטרים הבסיסיים שכל הסוללות דורשות על מנת להיטען בצורה אופטימלית ובטוחה הם:

מתח יציב.
זרם קבוע.
ניתוק אוטומטי.

אז בעצם, אלה שלושת הדברים הבסיסיים שצריך להחיל כדי לטעון מצבר בהצלחה וגם לוודא שחיי הסוללה לא מושפעים בתהליך.

כמה תנאים משופרים ואופציונליים הם:

ניהול תרמי.

ו צעד טעינה .

שני הקריטריונים לעיל מומלצים במיוחד עבור סוללות ליתיום , למרות שאלה לא יכולים להיות כה מכריעים עבור סוללות חומצות עופרת (אם כי אין שום פגיעה ביישום זה לאותו דבר)

בואו להבין את התנאים שלמעלה ונראה איך אפשר להתאים אישית את הדרישות לפי ההוראות הבאות:

החשיבות של מתח קבוע:

מומלץ לטעון את כל הסוללות במתח שעשוי להיות בערך 17 עד 18% ממתח הסוללה המודפס, ואסור להגביר או לשנות את הרמה הזו.

לכן עבור א סוללה 12V הערך מגיע לסביבות 14.2 וולט שלא צריך להגדיל אותו בהרבה.

דרישה זו מכונה דרישת המתח הקבוע.

עם זמינותם של מכשירי ויסות מתח מספרים כיום, ביצוע מטען מתח קבוע הוא עניין של דקות.

הפופולריים ביותר בקרב מכשירי IC אלה הם LM317 (1.5 אמפר), LM338 (5 אמפר), LM396 (10 אמפר). כל אלה הם ICs של ויסות מתח משתנה, ומאפשרים למשתמש לקבוע כל מתח קבוע רצוי בין 1.25 ל 32V (לא עבור LM396).

ניתן להשתמש ב- IC LM338 המתאים לרוב הסוללות להשגת מתח קבוע.

להלן מעגל לדוגמא בו ניתן להשתמש לטעינה של כל סוללה בין 1.25 ל -32 וולט במתח קבוע.

סכמטי מטען סוללות מתח קבוע

שינוי הסיר 5k מאפשר הגדרה של כל מתח קבוע רצוי על פני קבלים C2 (Vout) שיכול לשמש לטעינה של סוללה מחוברת על פני נקודות אלה.

למתח קבוע תוכלו להחליף את R2 במנגד קבוע, באמצעות הנוסחה הבאה:

ואוֹ= V.REF(1 + R2 / R1) + (אניADJ× R2)

איפה VREFהוא = 1.25

מאז שאניADJהוא קטן מדי ניתן להתעלם ממנו

למרות שמתח קבוע עשוי להיות נחוץ, במקומות בהם המתח מזרם זרם כניסה אינו משתנה יותר מדי (5% למעלה / למטה מקובל למדי) אפשר לחסל לחלוטין את המעגל הנ'ל ולשכוח מגורם המתח הקבוע.

זה מרמז על כך שאנחנו יכולים פשוט להשתמש בשנאי בעל דירוג נכון להטענת סוללה מבלי להתחשב במצב מתח קבוע, בתנאי שכניסת הרשת מהימנה למדי מבחינת התנודות שלה.

כיום עם כניסתם של מכשירי SMPS, הנושא לעיל הופך ללא מהותי מכיוון ש- SMPS הם כולם ספקי מתח קבועים ואמינים מאוד עם המפרט שלהם, כך שאם SMPS זמין, ניתן בהחלט לבטל את מעגל LM338 הנ'ל.

אך בדרך כלל SMPS מגיע עם מתח קבוע, כך שבמקרה זה התאמה אישית שלו לסוללה מסוימת עשויה להפוך לבעיה וייתכן שתצטרך לבחור במעגל LM338 הרב-תכליתי כפי שהוסבר לעיל ... או אם אתה עדיין רוצה להימנע מכך. אתה יכול פשוט לשנות את ה- SMPS המעגל עצמו לרכישת מתח הטעינה הרצוי.

החלק הבא יסביר על תכנון מעגל בקרת זרם מותאם אישית ליחידת מטען סוללות ספציפית שנבחרה.

הוספת זרם קבוע

בדיוק כמו ה- פרמטר 'מתח קבוע' , זרם הטעינה המומלץ לסוללה מסוימת לא צריך להיות מוגבר או משתנה בהרבה.

“תמונות ממיר דיגיטאלי לאנלוגי ”

בסוללות חומצות עופרת, קצב הטעינה צריך להיות בערך 1/10 או 2/10 מהערך המודפס של Ah (Ampere Hour) של הסוללה. כלומר אם הסוללה מדורגת נניח 100Ah, אז מומלץ לטעון את זרם הטעינה שלה (אמפר) להיות 100/10 = 10 אמפר מינימום או (100 x 2) / 10 = 200/10 = 20 אמפר מקסימום, נתון זה צריך אין להגדיל אותם רצוי כדי לשמור על תנאים בריאים לסוללה.

עם זאת עבור Li-ion או סוללות ליפו הקריטריון שונה לחלוטין, עבור סוללות אלה קצב הטעינה יכול להיות גבוה כמו קצב Ah שלהם, כלומר אם מפרט ה- AH של סוללת ליתיום הוא 2.2 Ah, ניתן לטעון אותה באותה רמה שהיא ב -2.2 אמפר דרג כאן אינך צריך לחלק דבר או להתמכר לחישובים כלשהם.

ליישום א זרם קבוע תכונה, שוב LM338 הופך להיות שימושי וניתן להגדיר אותו להשגת הפרמטר ברמת דיוק גבוהה.

המעגלים הבאים מראים כיצד ניתן להגדיר את ה- IC ליישום מטען סוללות מבוקר.

“מהו מנוע אוניברסלי ”

הקפידו לעשות זאת עיין במאמר זה המספק מעגל מטען סוללות מעולה וניתן להתאמה אישית.

סכמטי למטען סוללות מבוקר CC ו- CV

כפי שנדון בסעיף הקודם, במקרה שרשת הקלט שלך קבועה למדי, תוכל להתעלם מקטע LM338 בצד ימין ופשוט להשתמש במעגל המגביל הנוכחי בצד שמאל עם שנאי או SMPS, כמוצג להלן:

בתכנון לעיל, מתח השנאי עשוי להיות מדורג ברמת מתח הסוללה, אך לאחר תיקון הוא עשוי להניב מעט מעל מתח הטעינה של הסוללה שצוין.

ניתן להזניח בעיה זו מכיוון שתכונת הבקרה הנוכחית המצורפת תאלץ את המתח לשקוע באופן אוטומטי את המתח העודף לרמת מתח הטעינה של הסוללה הבטוחה.

ניתן להתאים R1 לפי הצרכים, על ידי ביצוע ההוראות המסופקות כאן

יש לדורג את הדיודות כראוי בהתאם לזרם הטעינה, ורצוי שיהיה גבוה בהרבה מרמת זרם הטעינה שצוינה.

התאמה אישית של זרם לטעינת סוללה

במעגלים הנ'ל IC LM338 המופנה מדורג לטפל לכל היותר ב -5 אמפר, מה שהופך אותו למתאים רק לסוללות עד 50 AH, אולם יתכן וסוללות בעלות דירוג גבוה בהרבה בסדר גודל של 100 AH, 200 AH או אפילו 500 AH .

אלה עשויים לדרוש טעינה בתעריפים הנוכחיים הגבוהים יותר בהתאמה, ש- LM338 יחיד לא יוכל להספיק.

כדי לתקן זאת ניתן לשדרג או לשפר את ה- IC עם יותר IC במקביל, כפי שמוצג במאמר הבא:

מעגל מטען 25 אמפר

בדוגמה שלעיל, התצורה נראית מעט מסובכת בשל הכללתו של אופמפ, אולם מעט התעסקות מראה כי למעשה ניתן להוסיף את ה- IC באופן ישיר במקביל להכפלת הפלט הנוכחי, בתנאי שכל ה- ICs מותקנים מעל גוף קירור משותף. , ראה את התרשים להלן:

ניתן להוסיף כל מספר ICs בפורמט המוצג להשגת כל מגבלה הנוכחית הרצויה, אולם יש לוודא שני דברים על מנת לקבל מענה אופטימלי מהעיצוב:

יש להתקין את כל ה- IC על גוף קירור משותף, ועל כל נגדי ההגבלה הנוכחיים (R1) להיות קבועים עם ערך תואם במדויק, שני הפרמטרים נדרשים כדי לאפשר חלוקת חום אחידה בין ICs ומכאן התפלגות זרם שווה על פני פלט עבור הסוללה המחוברת.

עד כה למדנו כיצד להתאים אישית מתח קבוע וזרם קבוע ליישום מטען סוללות ספציפי.

עם זאת ללא ניתוק אוטומטי מעגל מטען סוללות עשוי להיות פשוט לא שלם ודי לא בטוח.

עד כאן טעינת הסוללה שלנו הדרכות למדנו כיצד להתאים אישית את פרמטר המתח הקבוע בעת בניית מטען סוללות, בחלקים הבאים ננסה להבין כיצד ליישם אוטומטית טעינה מלאה לניתוח טעינה בטוחה של הסוללה המחוברת.

הוספת 0ff אוטומטי לחתוך במטען הסוללה

בחלק זה נגלה כיצד ניתן להוסיף חיתוך אוטומטי לסוללה מטען שהוא אחד ההיבטים החשובים ביותר במעגלים כאלה.

שלב ניתוק אוטומטי פשוט יכול להיכלל ולהתאים אישית במעגל מטען סוללות שנבחר על ידי שילוב של משווה אופמפ.

אופמפ יכול להיות ממוקם בכדי לזהות מתח סוללה עולה בזמן שהוא נטען ולנתק את מתח הטעינה ברגע שהמתח מגיע לרמת הטעינה המלאה של הסוללה.

יתכן שכבר ראית יישום זה ברוב מעגלי המטענים האוטומטיים שפורסמו עד כה בבלוג זה.

ניתן להבין היטב את הרעיון בעזרת ההסבר הבא וסימולציית ה- GIF המוצגת במעגל:

הערה: אנא השתמש במגע N / O ממסר עבור קלט הטעינה, במקום N / C המוצג. זה יבטיח שהממסר לא יפטפט בהיעדר סוללה. כדי שזה יעבוד, דאגו גם להחליף את סיכות הקלט (2 ו -3) זו עם זו .

באפקט הסימולציה שלעיל אנו יכולים לראות כי אופמפ הוגדר כחיישן מתח סוללה לזיהוי סף הטעינה, וניתוק האספקה לסוללה ברגע שזו מתגלה.

ההגדרה המוקדמת בסיכה (+) של ה- IC מותאמת כך שבמתח הסוללה המלא (14.2V כאן), הסיכה מספר 3 מקבל פוטנציאל גבוה יותר מאשר הסיכה (-) של ה- IC אשר קבוע במתח ייחוס של 4.7 וולט עם דיודת זנר.

הספק 'מתח קבוע' ו'זרם קבוע 'שהוסבר בעבר מחובר למעגל, והסוללה באמצעות מגע N / C של הממסר.

בתחילה מתח האספקה והסוללה כבויים מהמעגל.

ראשית, מותר לחבר את הסוללה המרוקנת למעגל, ברגע שזה נעשה, האופמפ מזהה פוטנציאל נמוך יותר (10.5 וולט כפי שהנחה כאן) מרמת הטעינה המלאה, ובשל כך נורית האדומה נדלקת. , המציין כי הסוללה נמוכה מרמת הטעינה המלאה.

לאחר מכן, אספקת טעינה של כניסת 14.2 וולט מופעלת.

ברגע שזה נעשה, הקלט שוקע מיד למתח הסוללה ומגיע לרמת 10.5 וולט.

הליך הטעינה מתחיל כעת והסוללה מתחילה להיטען.

כאשר מתח מסוף הסוללה עולה במהלך הטעינה, גם מתח הסיכה (+) עולה.

וברגע שמתח הסוללה מגיע לרמת הכניסה המלאה שהיא רמת 14.3 וולט, הסיכה (+) גם מגיעה באופן פרופורציונלי ל -4.8 וולט שהוא פשוט גבוה יותר מהמתח (-).

זה מכריח באופן מיידי את תפוקת האופמפ לעלות גבוהה.

הנורית האדומה מכבה כעת, והנורית הירוקה נדלקת, מה שמעיד על פעולת המעבר וגם שהסוללה טעונה במלואה.

עם זאת מה שעלול לקרות אחרי זה לא מוצג בסימולציה שלעיל. נלמד זאת באמצעות ההסבר הבא:

ברגע שממסר ממסר מתח מסוף הסוללה נוטה במהירות לרדת ולהחזיר לרמה נמוכה יותר מאחר וסוללת 12 וולט לעולם לא תחזיק ברמה של 14 וולט באופן עקבי ותנסה להשיג ציון של 12.8 וולט בערך.

כעת, בשל מצב זה, מתח הסיכה (+) יחווה שוב ירידה מתחת לרמת ההתייחסות שנקבעה על ידי סיכה (-), מה שיביא שוב את הממסר לכיבוי, ותהליך הטעינה יופעל שוב.

החלפת הפעלה / כיבוי זו של הממסר תמשיך באופניים ותשמיע 'לחיצה' לא רצויה מהממסר.

כדי למנוע זאת, חובה להוסיף היסטריה למעגל.

זה נעשה על ידי החדרת נגד בעל ערך גבוה על פני הפלט וסיכה (+) של ה- IC כפי שמוצג להלן:

הוספת היסטריה

תוספת האמור לעיל היסטריה הנגד מונע את ממסר המנודד ON / OFF ברמות הסף ותופס את הממסר לפרק זמן מסוים (עד שמתח הסוללה יורד מתחת לגבול בר-קיימא של ערך הנגד הזה).

נגדים בעלי ערך גבוה יותר מספקים תקופות נעילה נמוכות יותר ואילו נגד נמוך יותר מספקים היסטריה גבוהה יותר או תקופת נעילה גבוהה יותר.

“כיצד פועלים מנועים תלת פאזיים ”

כך מהדיון לעיל אנו יכולים להבין כיצד מעגל ניתוק סוללה אוטומטי מוגדר כראוי עשוי להיות מתוכנן ומותאם אישית על ידי כל חובב למפרט טעינת הסוללה המועדף עליו.

בואו נראה כעת כיצד כל מטען הסוללות עשוי להיראות כולל המתח / הזרם הקבועים שהוגדרו יחד עם תצורת הניתוק לעיל:

אז הנה המעגל המותאם אישית של מטען הסוללות אשר יכול לשמש לטעינה של כל סוללה רצויה לאחר הגדרת אותה כמוסבר במלוא הדרכה שלנו:

Opamp יכול להיות IC 741
הקביעה המוגדרת מראש = 10k קבועה מראש
שתי דיודות הזנר יכולות להיות = 4.7 וולט, 1/2 וואט
נגד זנר = 10k
נגדי LED וטרנזיסטור יכולים להיות גם = 10k
טרנזיסטור = BC547
דיודת ממסר = 1N4007
ממסר = בחר התאמה למתח הסוללה.

כיצד לטעון סוללה ללא כל המתקנים הנ'ל

אם אתה תוהה האם ניתן לטעון סוללה מבלי לשייך למעגלים ולחלקים המורכבים שהוזכרו לעיל? התשובה היא חיובית, אתה יכול לטעון כל סוללה בצורה בטוחה ואופטימלית גם אם אין לך אחד מהמעגלים והחלקים שהוזכרו לעיל.

לפני שתמשיך יהיה חשוב לדעת כמה דברים מכריעים שסוללה דורשת כדי לטעון בבטחה ואת הדברים שגורמים ל'מנתק אוטומטי '' פרמטרים קבועים 'ו'זרם קבוע' כל כך חשובים.

תכונות אלה הופכות להיות חשובות כשאתה רוצה שהטרייה שלך תהיה טעונה ביעילות רבה ובמהירות. במקרים כאלה ייתכן שתרצה שהמטען שלך יצויד בתכונות מתקדמות רבות כפי שהוצע לעיל.

עם זאת אם אתה מוכן לקבל את רמת הטעינה המלאה של הסוללה שלך מעט נמוכה מהאופטימלית, ואם אתה מוכן לספק עוד כמה שעות לסיום הטעינה, בוודאי שלא תזדקק לאף אחת מהתכונות המומלצות כגון קבוע. זרם, מתח קבוע או אוטומטי מנותק, אתה יכול לשכוח את כל אלה.

בעיקרון אסור לטעון מצבר עם חומרים מתכלים בעלי דירוג גבוה יותר מהדירוג המודפס של הסוללה, זה פשוט כמו זה.

כלומר נניח שהסוללה שלך מדורגת ב- 12V / 7Ah, באופן אידיאלי אסור לך לעלות על קצב הטעינה המלא מעל 14.4V, והזרם מעל 7/10 = 0.7 אמפר. אם שני התעריפים האלה נשמרים כראוי, אתה יכול להיות סמוך ובטוח שהסוללה שלך בידיים בטוחות, ולעולם לא תיפגע ללא קשר לנסיבות.

לכן על מנת להבטיח את הקריטריונים שהוזכרו לעיל ולהטעין את הסוללה מבלי לערב מעגלים מורכבים, רק וודאו כי אספקת הקלט בה אתם משתמשים מדורגות בהתאם.

לדוגמה, אם אתה טוען סוללה 12V / 7Ah, בחר שנאי שמפיק כ 14V לאחר תיקון וסינון, והזרם שלו מדורג בסביבות 0.7 אמפר. ניתן להחיל את אותו כלל גם על סוללות אחרות, באופן פרופורציונלי.

הרעיון הבסיסי כאן הוא לשמור על פרמטרי הטעינה מעט נמוכים מהדירוג המרבי המותר. לדוגמא, מומלץ להמליץ על טעינת סוללה 12V עד 20% מהערך המודפס שלה, כלומר 12 x 20% = 2.4V גבוה מ- 12V = 12 + 2.4 = 14.4V.

לכן אנו מקפידים לשמור את זה מעט נמוך יותר על 14 וולט, מה שאולי לא טוען את הסוללה לנקודה האופטימלית שלה, אבל יהיה פשוט טוב לכל דבר, למעשה שמירה על הערך מעט נמוכה יותר תשפר את חיי הסוללה ותאפשר עוד מחזורי טעינה / פריקה בטווח הארוך.

באופן דומה, שמירה על זרם הטעינה על 1/10 מערך Ah המודפס מוודאת שהסוללה טעונה במינימום מתח ופיזור, מה שמקנה סוללה ארוכה יותר.

ההתקנה הסופית

מעגל מטען סוללות בסיסי באמצעות שנאי ומיישר

ניתן להשתמש במערך פשוט המוצג לעיל לטעינה של כל סוללה בצורה בטוחה ודי מיטבית, בתנאי שתאפשר זמן טעינה מספיק או עד שתמצא שהמחט של המד זרם צונחת כמעט לאפס.